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Full text of "Lehrbuch der chemischen Technologie der Energien"

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D.qil.zMBlG001^le 



LEHRBUCH DER CHEMISCHE^^ 
TECHI^OLÖGIE DER ENERGIEN 



HANNS T.JÜPTNEE^.^ Joi^nto' 



I. BAND: 
DIE CHEMISCHE TECHNOLOGIE DER 
WÄRME UND DER BRENNMATERIALIEN. 

ERSTER TEIL: 

WÄRMEMESSUHG, VERBRENNUNG UND 
BRENNMATERIALIEN. 

r ^ OFTHf ^ 

UNIVERSITY 1 
X^MrOBN^^.^ MIT 118 ABBILDUNGEN. 



LEIPZIG UND WIEN. 

FRANZ DEUTICKE. 

1906. 



D.qil.zMBlG001^le 






VerUgfr-Ni. 1108. 



D.qit.zeaOvGoOt^lc 



Vorwort. 

Der Gedanke, welcher dem vorliegenden Buche zu. Grunde 
liegt, ist im ersten einleitenden Kapitel ausführlich auseinander 
gesetzt. Er ist dem Wunsche entsprungen, den Unterricht in der 
chemischen Technologie an technischen Hochschulen möglichst so 
zu gestalten, daß bei den Hörern der technische Geist und das 
selbständige technische Denken entwickelt werde. Ob dieser Zweck 
T— wie der Verfasser w&nscht und hofft — erreicht wurde, wird 
am besten der Erfolg lehren I' 

Der erste Band umfaßt die Technologie der Wärme : die Brenn- ' 
materialien, die Feuerungen und die Kälteindustrie. Erstere beiden 
Themen wurden einerseits wegen ihrer hohen technischen Wichtig- 
keit, anderseits aus dem Grunde ausführlicher behandelt, weil hier 
besonders Gelegenheit geboten ist, den Geist durch Beurteilung 
von Vor- und Nachteilen und Abwägung derselben für einen 
gegebenen Fall, technisch zu schulen. 

Möge das Buch seinen Zweck, die Heranbildung tüchtiger 
chemischer Techniker, erfüllen, und eich auch unter den bereits in 
der Praxis stehenden Fachgenossen Freunde erwerben, 

Wien, im Juni 1905. 

Der Verfasser. 



^aovGoOt^lc 



sBBiGooi^le 



Inhaltsverzeichnis. 

Einfuhrung. 

I. Eapitd: AllffemNOM * 1 

S. , Die Ener^en - 13 

L Bnch: Die chemische Technologie der Wärme 

ond der Brennstoffe. 3^ 

I. Teil: W&rmemeBSiing, VerbrenDan; nnd BrenDmaterialien 39 

I. K^iitell Die Measimg hoher TempeT&tnxeii (Pjrometrie) 39 

pTTometrie (Fortaetznog) 55 

Pjrometrie (Schluß) 70 

, VeibrennaugflirKnue und ihre BestimmaDg 94 

Indirekte Methoden znr BeslimmnDp der VerbienDQOKBwKrlne 114 

UnvallsUndig^ Yerbrennunp 122 

VerbremiaDgateiupei'atni' ■ 131 

Brenn msterialieo (AUgemeinea) 144 

Holi 149 

Koasile, fesle BieuoBtoffe (AUgemeinea) 16S 

Torf 176 

Braunkohlen ■ . . ISS 

Steiokoblea nnd Anthruit 194 

Künstliche feste Brennstoffe !14 

Hotzkoble 218 

Torfkohlen, Koke ond Briketts S42 

Veikokongiapparate 268 

niiBsige Brennstofle 269 

Oaaflttmige Brennstoffe S7S 

OeneratoT- oder Lnftgas 276 

Wasaergas 301 

Hiachgaa, Gichtgas und regenerierte VertirenDiuigsgsse . . . 323 

Apparate xar technischen Gewinnang von Heizgasen .... 328 



sasiGoOi^le 



sBBiGooi^le 



sBBiGooi^le 



JJ Allg«meineB. 

Werkzeuge (im weitesten Sinne genommen). Da handelte es 
sich nun zunächst darum, aus den von der Natur gebotenen mine- 
ralischen, päanzlichen und tierischen Stoffen das för bestimmte 
Zwecke geeignetste Material auszuwählen, wodurch seine Kennte 
nisse von der Natur eine wesentliche Erweiterung erfuhren. Da sich 
aber nicht überall jenes Material vorfand, das für seine Werkzeuge 
und Geräte, etc. besonders geeignet war, mußte der Mensch trachten, 
dasselbe aus jenen Orten zu beziehen, an welchen es vorkam, und 
damit entstand der Handel und Verkehr. 

Einen ganz enormen Kultnrfortschritt bedeutete es, als der 
Mensch das Feuer zu benützen lernte; es ist dies ein Fortschritt, 
der für uns deshalb von besonderem Interesse ist, weil mit ihm 
die chemische Industrie ihren ersten Anfang nahm. Hieran knüpft 
sich dann weiter die Herstellung von gebrannten Tongefäßen — 
also die Anfänge der Keramik — und die Metallgewinnung, die 
Metallurgie, beide gleichfalls von hervorragendster Bedeutung 
für die Entwicklung der Kultur, weil sie Materialien lieferten, die 
zur Herstellung von Waffen und Geräten mannigfachster Art be- 
sonders geeignet sind. 

In anderer Richtung schlössen sich hieran — um nur bei den 
chemisch- technischen Forischritten zu bleiben — die Zubereitung 
von Speisen durch Kochen, Braten und Backen, die Herstellung 
alkoholischer Getränke durch Gärung, die Anwendung der Gärung 
beim Brotbacken, das Gerben, Färben u. s. w. 

Anfangs lebte jeder Mensch allein oder höchstens zu kleinen 
Familien vereint. Mit wachsender Kultur, namentlich mit dem 
Auftreten von Viehzucht und Ackerbau, welche das Zusammenleben 
mehrerer Menschen auf die Dauer gestatteten, weil sie denselben 
die notwendigsten Lebensbedürfnisse sicherten, entstanden zunächst 
durch das Beisammenbleiben verwandter Familien, die Stämme, 
und aus. diesen allmählich die Völker. Hiedurch war aber auch 
die Möglichkeit der Arbeitsteilung geboten, indem sich die 
einzelnen Mitglieder solcher Familiengruppen oder Stamme, ihrer 
Neigung und besonderen Geschicklichkeit entsprechend, der Lösung 
bestimmter Aufgaben zuwendeten. So entstanden allmählich im 
Verlauf der Jahrtausende die verschiedenen Stände und Gewerbe. 
Diese Gewerbe aber waren der erste Keim, aus welchem sich die 
heutige Technik und Industrie entwickelte. 

Solange im Mittelalter die Scholastik herrschend war, gab 
es zwar einzelne Gewerbe, welche meist nach alt vererbten, oft 
geheim gehaltenen Rezepten arbeiteten; aber es gab noch keine 
eigentliche Technik im heutigen Sinne; ja es konnte auch keine 
geben, weil die damalige Art zu denken, die sich auf relativ wenige. 



^aovGoOt^lc 



oft recht mangelhafte und zusammenhangslose Beobachtungen stützte 
und die von unserer heutigen, auf naturwissenschaftlicher Grund- 
lage beruhenden Denkweise himmelweit verschieden war, einen 
zielbewußten Fortschritt der Gewerbe, also die Entvricklung einer 
rationellen Technik kaum möglich machte. Erst das Zeitalter der 
Humanisten brachte da eine Wandlung, indem es uns zur Be- 
trachtung der Natur zurückführte und so das Denken in moderne 
Bahnen leitete. 

Natürlicherweise konnte sich dieser Umschwung nur sehr 
langsam vollziehen, denn einerseits gibt es für einen Menschen, 
der nicht von Jugend auf daran gewöhnt ist, kaum eine schwie- 
rigere Aufgabe als die, richtig beobachten und diese Beobachtungen 
richtig überdenken zu lernen, und anderseits bildeten die Gelehrten 
damals, ganz ebenso wie die Gewerbe, eine eigene, streng 
abgeschlossene Zunft, und es mußte naturgemäß lange dauern, 
bis die zwischen beiden gähneiide Kluft teils ausgefüllt, teils 
überbrückt wurde, so daß Gewerbe und Wissenschaft Hand in 
Hand gehen konnten. 

Zunächst mußten sich die Wissenschaften selbst entwickeln, 
bevor sie auf die Gewerbe befruchtend einwirken konnten ; doch 
stellten sich — wenigstens in einzelnen Richtungen — gar bald 
Wechselbeziehungen her, die wesentlich dazu beitrugen, die erwähnt« 
Kluft zum Verschwinden zu bringen und Wissenschaft wie Gewerbe 
zu fördern. Hieher gehören, um nur einige wenige Beispiele anzu- 
führen, die Buchdruckerkunst, welche den geistigen Verkehr 
förderte und wesentlich zur Hebung der Volksbildung beitrug, so wie 
die Erfindung der Dampfschiffe undEieenbahnen, welche einen 
regen persönlichen Verkehr der Völker hervorriefen und den Handel 
zu einer Weltmacht erhoben, wodurch der Industrie auf der einen 
Seite neue Absatzgebiete erschlossen, auf der anderen aber eine 
Konkurrenz wachgerufen wurde, die zu Verbesserungen zwang. — 
Diese Erfindungen selbst aber mußten schon eine Entwicklung 
einzelner technischen Fächer hervorrufen, die wieder dem Ganzen zu 
gute kam. 

Auf diese Weise entstand im Verlaufe des vorigen Jahrhundertes 
allmählich die moderne Technik, es entstanden die technischen 
Wissenschaften, und was der Anfang des 19. Jahrhundertes 
langsam entwickelt hatte, ent^tete sich am Ende desselben zu 
einem stolzen Baume, unter dessen Schatten und von dessen Früchten 
heute die ganze kultivierie Menschheit lebt. Der enorme Auf- 
schwung der heutigen Technik aber beruht nur auf 
der richtigen praktischen Verwertung der Natur- 
wissenschaften. 



^aovGoOt^lc 



4 ÄUgemeinM. 

Aber während es früher die WisBenschaften waren, welche die 
Technik be&nchteten, hat sich heute die Sachlage bereits teilweise 
umgekehrt! Freilich wird auch heute noch — und zwar in einem 
Maße, wie in keiner früheren Zeitperiode — jede neue wissen- 
schaftliche Entdeckung sofort von der Technik aufgegriffen und 
praktisch verwertet; aber es mehren sich auch von Tag zu Tag 
die Fälle, wo der Techniker selbst genötigt ist, zur Lösung einer 
technischen Aufgabe wissenschaftlich zu arbeiten, zu forschen, ja 
auch wissenschaftliche Entdeckungen zu machen. 

Hieraus ergeben sich von selbst die Anforderungen, welche 
man heute an einen tüchtigen Techniker stellen muß und auch 
wirklich stellt. 

Er muß gründliche wissenschaftliche Vorbildung besitzen und 
selbständig wissenschaftlich arbeiten können; er soll aber auch 
praktische Erfahrungen sammeln, wozu ein gut ausgebildetes 
Beobachtungsvermögen gehört, und er muß die Fähigkeit besitzen, 
die Lehren der Wissenschaft ins Praktische umzusetzen, d. h. sie 
praktisch zu verwerten. Zu diesem Zwecke aber muß er nicht nur 
wissenschaftlich, sondern auch technisch denken können 
und das ist nicht ganz dasselbe! 

Wir haben früher gesehen, wie sich die zünftigen Gewerbe 
allmählich in die moderne Technik und Industrie umwandelten. 
Wie alle großen Umwandlungen, konnten sich auch diese nicht 
schmerzlos vollziehen und so entstand der Gegensatz zwischen 
Kapital und Arbeiterschaft, der Kapitalismus und der Sozia- 
lismus. Zwischen dem Kapitale, das die Möglichkeit schafft, große 
Industrien ins Leben zu rufen und den Arbeitern, welche in erster 
Linie die Kraft repräsentieren, die in der Industrie produzierend 
auftritt, steht der geistige Leiter, der Ingenieur in der Mitte. Neben 
der geistigen Leitung fällt ihm somit auch die Aufgabe zu, nicht 
allein die Disziplin, also den geordneten Gang des Unternehmens 
aufrecht zu erhalten, indem er tätig ist, sondern auch ausgleichend 
und vermittelnd zwischen diesen Gegensätzen zu wirken. Das ist 
weder eine leichte noch angenehme, aber eine sehr wichtige Auf- 
gabe! Ihre Lösung erfordert festes Auftreten nach beiden Rich- 
tungen, ja manchmal scheinbare Härte; daneben aber ein warmes 
Herz und den eifrigen Wunsch, die Ursachen zu ergründen, die den 
Bestrebungen auf beiden Seiten zo Grunde liegen. 

Jeder Arbeiter, auch der geistige, der Ingenieur, will mit Recht 
seinen Lohn und es ist begreiflich und völlig gerechtfertigt, daß 
auch der Kapitalist, der einem Unternehmen sein Vermögen leiht, 
davon einen Gewinn haben will und darin liegt die Hauptursache 
der auftretenden Gegensätze. Aber auch das industrielle Unternehmen 



^aovGoOt^lc 



AHg^meinei. 5 

ala solches soll und muß etwas erwerben. Es muß Kapitalien 
sammeln, um gegen unvorhergesehene Ereignisse geschützt zu sein, 
um Neueinrichtungen treffen zu können, wenn eine bedrohliche 
Konkurrenz auftritt u, s, w. Jede Industrie muß daher bestrebt sein, 
einen Gewinn zu erzielen. Soll daher die Leitung eines technischen 
Unternehmens in der Hand des Technikers bleiben, so muß dieser 
auch in kaufmännischen Fragen an Hause sein. Hiezu kommen 
noch volkswirtschaftliche Fn^n von größter Bedeutung, 
in denen er mitzusprechen nicht bloß befugt, sondern auch be- 



Jede Industrie, also auch die chemische, braucht Gebände, 
Apparate, Maschinen, Verkehrsmittel etc. und der rich- 
tige technische Chemiker muß auch von diesen etwas verstehen. 
Das liegt nicht allein im Interesse der Industrie, sondern auch in 
seinem eigenen Standesinteresse, weil sonst nicht nur die oberste 
Leitung in die Hand des Kau&nannes fallt, sondern ihm auch beim 
Betrieb andere Techniker vorgezogen werden können. Letztere Ge- 
fahr ist gar nicht unbedeutend, da gerade gegenwärtig — von 
Amerika ausgehend — wo Mangel an Arbeitskräften und hohe Löhne 
dazu zwingen, das Bestreben vorherrscht, durch gute mechanische 
Einrichtungen die Betriebskosten möglichst zu verringern. 

Ebenso, wie für die Erhaltung der Maschinen und Apparate, 
ist aber auch für die Erhaltung des Menschenmaterial es — die 
Arbeiter — Sorge zu tragen. Hieher gehören die verschiedensten 
Wohl fahrt Seinrichtungen (Spitäler, Bäder, Schulen, etc.), die 
namentlich bei der deutschen Industrie hoch entwickelt sind und 
die wieder mancherlei spezielle Kenntnisse erfordern. 

Hiezu kommt noch eine letzte wichtige Eigenschaft des Tech- 
nikers : die Fähigkeit kaltes Blut zu bewahren, eine Eigenschaft, 
von der oft nicht allein bedeutende Werte, sondern auch zahlreiche 
Menschenleben abhängen können und die noch eine zweite wich- 
tige Eigenschaft mit sich bringt, nämlich den Mut, der in Augen- 
blicken der Gefahr nicht blindlings und tollkühn dreinfahrt, sondern 
— alle Möglichkeiten rasch erwägend — rettet, was zu retten ist! 

Wie aus dieser Übersicht hervorgeht, ist es ziemlich viel, was 
heute von einem Techniker verlangt wird, und es entsteht nun 
die Frage, in welcher Weise der technische Chemiker alle diese 
Eigenschaften und Kenntnisse erwerben kann. 

Kaltes Blut und Charakterfestigkeit sind Eigenschaften, die 
sich jeder selbst erwerben muß, die also weiterhin außer Betracht 
fallen. Aber auch praktische Erfahrungen kann keine Schule und 
kein Lehrer, also auch kein Lehrbuch vermitteln, denn diese prak- 
tischen Erfahrungen besteben nur zum kleinsten Teile aus Erfahrungs- 



^aovGoOt^lc 



tatsachen, die ja allerdings in Spezialwerken aufgeführt werden 
müssen, sondern weit mehr in der Fähigkeit, diese Erfahrungs- 
tatsachen anzuwenden und nutzbar zu verwerten. Das lernt man 
am besten in der Praxis selbst und hiezu gehört in erster Linie 
©in offenes Auge, Das was in dieser Richtung der Unterricht zu 
leisten vermag, besteht in der Anregung zum technischen Denken, 
worauf wir gleich nochmals zurückkommen wollen. 

Hingegen ist es Aufgabe der Schule, den Hörern eine möglichst 
gründliche wissenschaftliche Vorbildung zu geben, d. h. 
ihnen, soweit es die Zeit erlaubt, eine gediegene theoretische 
Basis zu bieten, auf der sie dann selbst weiter aufbauen können; 
dieselben aber auch zu selbständigem wissenschaftlichen Arbeiten, 
zum selbständigen wissenschaftlichen und technischen Denken 
anzuleiten, das Beobachtungs- und Urteilsvermögen zu kräftigen 
und — soweit es die Verhältnisse erlauben — an Beispielen zu 
aeigen, in welcher Weise man die Lehren der Wissenschaft in der 
Praxis nutzbar machen kann. 

Freilich ist auch diese Aufgabe nicht so leicht zu lösen als 
es im ersten Augenbhck vielleicht erscheint. Vor allem ist die Zeit, 
welche beispielsweise an den Hochschulen für die Vorlesungen über 
chemische Technologie zu Gebote steht, so kurz, daß es ganz un- 
möglich ist, alle hieher gehörigen Industriezweige nur einiger- 
maßen erfolgreich zu besprechen. Bei solchen Vorlesungen können 
somit nur jene Zweige der chemischen Technologie eingehend be- 
sprochen werden, die entweder von hervorragender industrieller 
Bedeutung sind (wie Brennstoffe, technische Feuerungen, chemische 
Großindustrie, Eisen, etc.) oder die zur Ausbildung der früher er- 
wähnten Eigenschaften des Technikers besonders geeignet erscheinen. 
Dabei wird es im allgemeinen gut sein, auf die Besprechung der 
theoretischen Grundlagen der verschiedenen Prozesse das Haupt- 
gewicht zu legen und sich bei Besprechung der Apparatur etc. auf 
die wichtigsten Typen zu beschränken, wobei es manchmal vor- 
kommen kann, daß als solche typische Beispiele nicht die neuesten, 
sondern auch ältere Konstruktionen gewählt werden, wenn sie den 
typischen Charakter deutlicher erkennen lassen. 

Wenn diese Grundsätze auch für die Abfassung eines Lehr- 
buches der chemischen Technologie gelten, so hat man hier doch 
einen etwas weiteren Spielraum, da bei einem solchen gerade in 
Bezug auf die Auswahl der verschiedenen Industrien kein solcher 
Zwang zur Beschränkung besteht, wie bei Vorlesungen. Freilich 
soll auch ein derartiges Lehrbuch, das ja in erster Linie zur Er- 
gänzung der Vorlesungen bestimmt ist, nicht zu umfangreich werden 
und es kann nie mehr bieten als eine Enzyklopädie. 



^aovGoOt^lc 



Ällgem eines. 7 

Einem Buche gegenüber bietet aber der mündliche Vortrag 
den großen Vorteil, daß der Lehrer an den Augen seiner Hörer 
sieht, ob et verstanden wurde und — wenn dies nicht der Fall 
sein sollte — nähet auf den Gegenstand eingehen kann. Ein Lehr- 
buch kann daher auch den mündliehen Vortrag nie ganz ersetzen, 
kann aber zur Ergänzung der Vorlesungen gute Früchtß tragen. 

Aber weder der mündliche Vortrag noch ein Lehrbuch reichen 
hin, alle jene Ziele zu erreichen, die der Hochachulunterricht er- 
reichen soll. Zu diesem Zwecke müssen noch zwei weitere Unterrichts- 
mittel herangezogen werden : das technologische Praktikum 
und die Exkursionen. Ersteres darf sich aber nicht allein auf 
analytische Arbeiten beschränken, im Gegenteile soll der Hörer, 
wenn er sich mit der chemischen Technologie zu beschäftigen be- 
ginnt, bereits ein guter Analytiker sein. Freilich wird er auch im 
technologischen Praktikum analysieren müssen ; aber das darf nicht 
Hauptzweck desselben sein! Hier treten einerseits präparative Ar- 
beiten, anderseits die Lösung von Aufgaben in den Vordergrund, 
wie sie in der Praxis tatsächlich vorkommen können, ja es wird 
sich auch empfehlen, mit den Hörern Konstruktionsübungen vor- 
zunehmen, sie Projekte ausarbeiten oder ausgearbeitete Projekte 
begutachten zu lassen. Das geht nun freilich weit über den ge- 
wöhnlichen Rahmen des chemisch-technischen Unterrichtes und er- 
fordert eine bedeutend gesteigerte Lebtung von Seite des Lehr- 
personales, trägt aber wertvolle Früchte. Diese Art des Unterrichtes 
läßt sich auch nur schwer in den gewöhnlichen technologischen 
Laboratorien durchführen und drängt zur Errichtung techno- 
logischer Seminarien, die auch noch den weiteren Vorteil 
bieten, einem anderen Übelstande zu begegnen, der dem landläufigen 
chenüsch-technischen Unterricht anhaftet. Wie schon erwähnt, kann 
dieser Unterricht nur ein enziklopädischer sein, und der reicht für 
eine gründliche technische Schulung lange nicht hin. Dem läßt 
sich nun dadurch abhelfen, daß man — unbeschadet der bisherigen 
enzyklopädischen Behandlang des ganzen technologischen Stoffes — 
den Hörern in den Seminarien Gelegenheit bietet, am besten nach 
ihrer freien Wahl, sich mit einem begrenzten Teile der chemischen 
Technik eingehender zu befassen. 

Die Exkursionen endlich sind gleichfalls ein wichtiges 
Unterrichtsmittel, weil sie den Hörern einerseits Gelegenheit geben, 
die industriellen Einrichtungen in natura kennen zu lernen, ander- 
seits aber einen, wenn auch bescheidenen Einblick in das technische 
Getriebe gewähren. Sollen dieselben wirkHch den Nutzen stiften, 
den sie zu leisten im stände sind, so müssen freilich eine Reihe 
von Bedingungen erfüllt werden. Die Zahl der Teilnehmer soll 



^aovGoOt^lc 



8 AUgemMDM. 

nicht ZU grofi sein; bei größerer Hörerzahl sollten daher die Ex- 
kursionen geteilt werden. Die Änfnahmsiähigkeit des Menschen 
bedarf einer sorgfältigen Berücksichtigung. Man soll daher ani^gs 
nur kleine Exkursionen machen, um die Beobachtungsfahigkeit 
der Hörer zu kräftigen. Auch soll man erst dann eine Exkursion 
unternehmen, wenn der betreffende Industriezweig bereits in den 
Vorlesungen besprochen wurde. Wesentlich gesteigert wird das 
Interesse fftr Exkursionen und die geistige Verarbeitung des Ge- 
sehenen durch die schon oben erwähnten Konstruktions&bungen 
beziehungsweise die Ausarbeitung von Projekten. Auch wäre es vorteil- 
haft, wenn an den technologischen Exkursionen die Lehrkraft für 
Maschinenkunde, eventuell auch für Hochbau teilnehmen würden. 
Natürlich muß — soll der beabsichtigte Zweck erreicht werden — 
den Exkursionen vom Staate, den Bahn Verwaltungen und von 
Seite der Industriellen jede mögliche Erleichterung gewährt werden. 
Daß endlich auch gut gewählte technologische Samm- 
lungenein schätzenswertes Unterrichtsmittel bilden, be- 
darf kaum einer Erwähnung. 

Wenn wir uns nun dem eigentlichen Gegenstande unserer 
Betrachtungen — der chemischen Technologie — zuwenden, so 
stoßen wir zunächst auf einige Schwierigkeiten, beim Versuche, den 
Begriff „Technologie" genau' zu definieren. 

Der Name unserer Wissenschaft bedeutet in wörtlicher Über- 
tragung „Lehre von den Künsten" (■^/y-^, Xöin;). Man könnte sich 
daher verleitet fühlen, die Technologie als die Lehre von allen mög- 
lichen Kunstfertigkeiten au&ufassen, so daß sie einerseits auch alle 
schönen Künste (Plastik, Malerei, Musik etc.], anderseits aber auch 
alle Handwerke, welche die verschiedensten zum unmittelbaren 
Konsum bestimmten Gebrauchsgegenstände liefern, umfassen müßte. 
Das ist nun keineswegs der Fall und ebensowenig, wie Künste 
und Handwerke, gehören auch Landwirtschaft, Viehzucht 
und Bergbau, welche die Rohstoffe zur Weiterverarbeitung 
liefern, oder Handel und Verkehr, welche die Rohstoffe den 
KoQsiunenten zuführen und in den allgemein anerkannten Wert- 
messer, d. i. in Geld, umsetzen, in das Gebiet der Technologie. 

Anderseits aber bedienen sich die verschiedenen, aus dem 
Gebiete der Technologie ausgeschlossenen Erwerbszweige mannig- 
fcicher Hilfsmittel (Düngersubstanzen, Kraft- nnd Bearbeitungs- 
maschinen, Transportmittel, etc.) und Methoden (Sprengtechnik, 
Aufbereitungsmethoden, u, s. w.), die doch wieder in das Bereich 
der Technologie gehören. 

Noch verwickelter wird aber die Sache dadurch, daß die Tech- 
nologie nicht allein Stoffe, sondern auch Energien so umzuwandeln 



^aovGoOt^lc 



AUg^emeines. 9 

bestrebt ist, daß sie einer zweckmäßigeren Anwendung fähig, also 
far den Menschen nützlicher und wertvoller werden. 

Man könnte somit — wenn auch noch immer nicht ganz 
präzise — die Technologie als jene Wissenschaft definie- 
ren, welche die von der Natur oder von der Industrie 
gebotenen Stoffe und Energieformen so umwandelt, 
daß sie besser nutzbar, also wertvoller werden. 

In welchem Grade der Wert eines Stoffes mit seiner Bearbei- 
tung steigen kann, zeigt folgendes Beispiel, das einer Studie des 
englischen Eisenhüttenmannes Lowthian Bell entnommen ist. 



Pteia von 1 hg 


Kronen 


Mark 


Boheisen 


0048 


004 


Schiellenstahl 


0066 


0066 


Gaa- und Wasserleitungaröhren 


0096 


0-08 


Bessemerstahl 


0096-0120 


008—010 


Beasemepstahldrahl 


1-44 


1-20 


gewöhnliche Nähnadel aus vorigem 


6-24 


5-20 


feiner Draht 


6-72 


5-60 


fertige feine Nadeln daraus 


8-06 


6-72 


gewöhnliche Chronometerfedern 


14-40 


12-- 


feinste Uhrfedern 


960000 


8000-- 



Die Umwandlungen von Stoffen und Energien lassen sich aber 
nur in der Weise erreichen, daß 

1. hiebei gewisse Arbeitsmengen aufgewendet werden und 

2. gleichzeitig ein gewisser Bruchteil der umgewandelten Stoff- 
und Energiemengen als weiter nicht nutzbar, einen unvermeidhchen 
Abfall — den Kalo — ergibt. 

Die Arbeit nun, welche zur Erreichung der beabsichtigten 
Umwandlungen aufgewendet werden muß, erfordert noch gewisse 
Hilfsapparate, wie Maschinen, Öfen, Gebäude etc. und die 
Betriebskosten sind somit zweierlei Art; 

a) Anlagekosten (die amortisiert werden müssen) und 

i) eigentliche Betriebskosten (Löhne, Preise der Roh- 
materialien, Transportkosten, Steuern etc.); 

c) hiezu kommt noch — um eine Industrie gegen alle Even- 
tualitäten zu schützen — ein Reservefonds. 

Anderseits aber stellen die mit der Bearbeitung beziehungs- 
weise Umwandlung unvermeidlich verbundenen Verluste an Stoff 
und Energie eigentlich einen Verlust an Betriebskapital dar, der die 
Betriebs- beziehungsweise Gestehungskosten erhöht. 

Um also möglichst rationell zu arbeiten, müssen alle diese 
Auslagen und Verluste tunlichst verringert werden. 



^aovGoOt^lc 



IQ Allgemeines. 

Die Verminderung der Anlage- und Betriebskosten hängt aber 
in erster Linie von den angewendeten Methoden ab, und es wird 
im allgemeinen eine Arbeitsmethode um so zweckmäßiger sein: 

1. Je geringer die Anlagekosten sind ; 

2. je weniger und je billigere Arbeitskräfte und Mateiialien 
erforderlich sind, also auch 

3. je schneller die Bearbeitung durchgefOhrt werden kann, 
weil dadurch die erforderlichen Arbeitskräfte (im weitesten Sinne 
genommen) sowie die Fabriksanlagen, also auch das Anlagekapital 
um 80 besser ausgenützt werden und 

4. je günstiger — sowohl bezüglich des Ankaufes und der 
Zufuhr des Rohmateriales als des Absatzes und der Abfuhr der 
Produkte, der Lohnverhältnisse, etc. — die Bearbeitnngsstätt« 
gelegen ist; 

5. je geringer die Verluste an Rohmaterial und Energie werden 
In letzterer Hinsicht kann eine technische Bearbeitungsmethode 
in vielen Fällen rentabel werden, wenn es gelingt, diese Verluste 
wenigstens teilweise in der Art wieder nutzbar zu machen, daß sie 
entweder bei dem betreffenden Arbeitsvorgange selbst neuerdings in 
irgend einer Weise in Verwendung gelangen können (Regenerie- 
rung) oder in solche Nebenprodukte umgewandelt werden, welche 
einen vorteilhaften Absatz finden können (Aufarbeitung der 
Abfälle und Darstellung von Nebenprodukten). 

6. Natürhch spielt bei diesen Verhältnissen auch die Qualität 
der gewonnenen Produkte oder — was für den Industriellen ziem- 
lich gleichwertig ist — der Verkaufspreis derselben eine große 
Rolle, so daß bei besserer Qualität des Endproduktes der Er- 
zei^ungspreis höher sein kann als bei niederer Qualität. 

Die Art der Bearbeitung kann nun eine verschiedene sein: 
So kann es sich beispielsweise bei der Bearbeitungvon Stoffen 
nur darum handeln, ihre Form zu verändern (sie zu zerkleinern^ 
zu größeren Stücken zu vereinigen, oder bei gleicher Stückgröße 
ihnen eine andere Gestalt zu geben) oder aber sie auf mechanischem 
Wege in verschieden' wertvolle Produkte zu sondern (die sogenannte 
Aufbereitung). BeiEnergien aber kann es beabsichtigt sein, 
dieselben in nutzbarere Formen umzuwandeln (z. B. die Energie 
fallenden oder fließenden Wassers oder der bewegten Luft durch 
Anwendung von Wasserrädern, Turbinen und Windmühlen ; oder 
die Umwandlung gewisser Energieformen in andere, wie beispiels- 
weise in Dynamomaschinen und Elektromotoren). Es ist jener Teil 
der Technologie, welcher als mechanische Technologie be- 
zeichnet wird, der sich mit diesen Umwandlungen beschäftigt. 



^aovGoOt^lc 



Allgemeiiiu. 11 

In einem anderen Falle wird es sich hingegen darum bandeln, 
die Rohstofie durch chemische Veränderungen in chemisch anders 
zusammengesetzte Stoffe umzuwandeln oder chemische Energie in 
andere Energieformen umzusetzen (in mechanische Energie, Wärme, 
Licht und Elektrizität). Alle diese Fälle gehören in das Gebiet der 
chemischen Technologie. 

Freilich greifen beide Zweige der Technologie so innig ineinander, 
daß es ganz unmöglich ist, eine scharfe Grenze zwischen beiden zu 
ziehen. So wird beispielsweise die Papierfabrikation und die Gießerei 
häufig sowohl in den Lehrbüchern der mechanischen, als in jenen 
der chemischen Technologie behandelt, während die Reinigung des 
natürlich vorkommenden Schwefels oder der gediegen auftretenden 
Metalle oft nur in der chemischen Technologie besprochen wird, 
obwohl wir es in letzteren Fällen nur mit mechanischen oder 
physikalischen Vorgängen zu tun haben. 

Auch muß sich die chemische Technologie neben chemischer oft 
auch solcher Hilfsmittel bedienen, welche eigentlich ins Gebiet der 
mechanischen Technologie gehören und der technische Chemiker 
kommt in der Praxis, wie schon erwähnt, häufig in die Lage, auch 
von Wasserrädern, Dampfmaschinen, Gebläsen, Luftpumpen etc. 
«twas verstehen zu müssen. Oft greifen auch mechanische und 
chemische Veränderungen so innig ineinander (wie beim Glühen 
von Blechen, beim Schweißen von Eisen, beim Stahlhärten etc.), 
■daß man von den betreffenden Vorgängen nur dann einen richtigen 
Begriff erhält, wenn man sie nicht einseitig, sondern sowohl vom 
mechanisch' als vom chemisch- technischen Standpunkte aus betrachtet. 

Kach dem eben Gesagten zerfällt die chemische Technologie 
in zwei Hauptgruppen: 

L die chemische Technologie der Energien, 

IL die chemische Technologie der Stoffe. 

Mit ereterem Gegenstand soll sich das vorliegende Buch be- 
schäftigen. 

Freilich benützt auch die chemische Technologie der Stoffe 
Energien, um jene Stoffe zu bilden, deren Herstellung sie beabsichtigt, 
während anderseits die chemische Technologie der Energien Stoffe 
verwenden muß, die als Träger der chemischen Energie dienen. Ist 
also auch eine strenge Scheidung zwischen diesen beiden Gruppen 
nicht durchführbar, so dürfte sie doch für das Studium manche 
Vorteile bieten. 

Wir verstehen sonach unter chemischer Technologie 
der Energien jene Wissenschaft, welche sich mit der 
technischen Umwandlung von chemischer Energie in 
andere Energieformen beschäftigt. 



^aovGoOt^lc 



\2 Allgemeiuei. 

Es handelt sich hier also um die Umwandlung von chenÜBchei 
Energie in 

a) Wärme (durch Verbrennung oder andere chemische Vor- 
gänge gewonnen oder verbraucht. Hieber gehören somit einerseits 
die Feuerungen, anderseits die Kältemischungen); 

b) in mechanische Energie (Explosivstoffe und, im 
weitesten Sinne, auch Gasmotoren); 

c) in strahlende Energie (hauptsächlich in Licht, also 
die Beleuchtung auf chemischem Wege ; die Umwandlung in Wärme- 
strahlen würde allerdings auch hieher gehören, muß aber des Zu- 
sammenhanges wegen schon bei den Feaeningen besprochen werden) ; 

d) in Elektrizität (galvanische Batterien und Akkumu- 
latoren). 

Die chemische Technologie der Energien (namentlich jene der 
Wärme, der Explosivstoffe und der Beleuchtung) läßt sieh nicht 
gut von jenen Stoffen trennen, deren chemische Energie in andere 
Energieformen umgesetzt werden soll, weshalb auch die Technologie 
dieser Stoffe hier besprochen werden muß. 



II. Kapitel. 
Die Energien. 

Energie ist bekanntlich die Fähigkeit Arbeit zu leisten,*) wo- 
bei wir unter Arbeit ganz allgemein irgend eine Zustandsänderung 
verstehen wollen. 

Alle unsere industriellen Operationen bedürfen zu ihrer Durch- 
führung einen beträchtlichen Aufwand an Energie, z. B. mecha- 
nische Energie zur Bearbeitung der Metalle, zum Zerkleinern 
von Phosphaten und Zement, sowie vieler Rohmaterialien, zur Be- 
wegung aller Arten von Stoffen; Wärme zum Schmelzen der Me- 
talle, zum Brennen von Kalk, Zement und Tonwaren; Elektri- 
zität zur Beleuchtung, zur Aluminium- oder Chlorgewinnung, zur 
Kupferraffination; Licht zur Beleuchtung und zur Photographie, 
chemische Energie zur Erzeugung chemischer Produkte, wie 
Kahumchlorat, Explosivstoffe, etc. 

Energie kann man nicht aus Nichts erschaffen ; sie muß aus 
natürlichen Energiereservoiren geschöpft werden, in denen sie an- 
gesammelt ist. Man kann nur die verschiedenen Formen der Energie^ 

•) Jliptner, Lehrb. d. phja. Chemie, I, p, 10, 



^aovGoOt^lc 



Die EneTKien. 13 

die in der Natur aufgestapelt sind, mit Hilfe geeigneter Maschinen 
in andere umwandeln, ohne ihre Gesamtmenge vergrößern zu 
können. Das ist beispielsweise die Aufgabe der Dampänaschinen, 
der elektrischen Maschinen, der galvanischen Elemente, etc. 

Von den natürlichen Energiereservoiren haben folgende vier 
industrielle Bedeutung: 

1. Belebte Motoren (Mensch, Pferd, etc.); 

2. Fallendes Wasser (Wasserfälle, Bäche, Flüsse und Ströme) ; 

3. Bewegte Luft (bei den Windmotoren und Segelschiffen); 

4. Stoffe, in denen chemische Enei^e aufgespeichert ist. Unter 
diesen nehmen die Brennstoffe die wichtigste Stelle ein. 

Alle diese technischen Energiequellen sind aber in Wirklichkeit 
nur Zwischen reservoire, die ihre Energie mehr oder weniger un- 
mittelbar von der Sonne beziehen. Die Sonne ist somit fftr uns in 
letzter Linie die ursprungliche Quelle, aus der alle Arbeit, alle 
Wärme, alle Elektrizität und alle chemischen Erscheinungen an der 
Erdoberfläche stammen. Die Sonne überträgt ihre Energie auf die 
Wasserfälle, indem sie das Meerwasser erwärmt und in Dampf ver- 
wandelt. Sie überträgt ihre Energie auf Vegetabilien, indem sie 
durch Einwirkung ihrer Strahlen die Kohlensäure der Luft zersetzt, 
die Pflanzen aber im Erdboden in fossile Kohle, im Tierkörper in 
Muskeln umwandelt. 

Freilich geht auf diesem Wege, wie leicht einzusehen, ein 
großer Teil der Sonnenenergie verloren. So muß beispielsweise dem 
Wasser, um es zu verdampfen, die ganze latente Verdampfungs- 
wärme zugeführt werden, die ihm bei seiner Kondensation zu 
flüssigem Wasser wieder entzogen wird und ein erheblicher Teil 
des in den Bergregionen kondensierten Wassers kann teils aus 
praktischen Gründen, teils weil es im Erdboden versickert, endlich 
aber auch deshalb nicht nutzbar gemacht werden, weil es auf seinem 
Wege talabwärts neuerdings verdampft, so daß die Versuche, die 
strahlende Energie der Sonne unmittelbar auszunützen, alle Be- 
achtung verdienen. Aber, strenge genommen, bandelt es sich hier 
nur um Energieverluste für die Technik, nicht aber um solche 
für die Erde selbst, indem beispielsweise die Kondensation des 
Wasserdampfes zur Erwärmung der Luftschichten beiträgt, in 
welchen sie erfolgt. 

Die strahlende Energie der Sonne ist also die einzige Quelle, 
aus weichet eine Vermehrung des Energieinhaltes unserer Erde 
erfolgen kann und ebenso ist auch die Ausstrahlung der Erde in 
den Weltraum die einzige Ursache eines Energieverlustes derselben. 



^aovGoOt^lc 



14 Ilü Enerpea. 

Bevor wir auf die chemische Technologie der Energien imher 
eingehen, durfte es sich empfehlen, die verschiedenen Energieformen 
etwas näher kennen zu lernen.*) 

Alle Veränderungen, welche sich an einem Systeme vollziehen 
können, lassen sich auf drei Grundbegriffe beziehen : Die Masse (M), 
den Baum (der als dritte Potenz der Strecke (L) aufzufassen ist) 
und die Zeit (T), Alle diese Änderungen sind auf Umwandlungen 
der vorhandenen Energien zurückzuführen, und wir können somit 
auch alle Energieformen messen, wenn wir als Maßeinheiten die 
Masse, die Strecke und die Zeit wählen. 

Lassen wir ein System, ohne demselben Energie zuzuführen 
oder zu entziehen, eine Reihe von Veränderungen durchmachen, so 
daß dasselbe wieder in den Anfangszustand zurückkehrt, so enthält 
das System schließlich dieselben Energieformen, und zwar in den- 
selben Mengen wie anfangs. Energien können somit weder ver- 
schwinden noch entstehen, sie können sich nur ineinander um- 
wandeln. 

Die mathematischen Ausdrücke für alle Energiearten lassen 
sich in zwei Faktoren zerlegen, den Kap azitäts- und den Inten- 
sitätsfaktor. Ersterem kommt eine mehr oder minder große 
Unveränderlichkeit zu, während vom letzteren das Gleichgewicht 
abhängt. Gleichgewicht zwischen zwei Energien tritt aber dann ein, 
wenn die Intensitäten derselben gleich sind. Bezeichnen wir die 
Energie, ihren Intensitäts- und ihren Kapazitätsfaktor der Eeihe 
nach mit E, i und c, so ist 

E = i.c 
und daher 

dE = i.dc-|-c.di 
das gibt für konstantes e 

dE 

für konstantes i aber 

dK . 
-d7 = '> 
womit diese Energiefaktoren deutlich definiert sind. 
Man unterscheidet folgende Energiearten: 

1. Mechanische Energie. 

2. Wärme, 

3. Elektrische und magnetische Energie. 

♦) NachOstwaU „Lehrb. d. 8%. Chemie", U. Die» DarBtelloiif; bietet den 
Vorteil, von allen VorsteUnngeii über die Matarie unabhängig in t^ nnd In 
vielen FBllen die matbematisclie Behandlang' za Tereinfachen. 



^aovGoOt^lc 



Die Energien. 15 

4. Chemisehe und innere Energie. 

5. Strahlende Energie. 

Ä. Die mechanische Energie kann in folgenden ver- 
schiedenen Arten auftreten. 
d) Bewegungsenergie (auch kinetische oder aktuelle 

Energie oder lebendige Kraft genannt), 
h) Raumenergie, die wieder sein kann: 

0) Distanzenergie, 
ß) Flächenenergie, 

1) Volumsenergie. 

Ä. Die Bewegungsenergie ist einerseits den bewegten Massen, 
anderseits dem Quadrat der Geschwindigkeit proportional. Ihr 
mathematiacher Ausdruck ist 

E,=im.v>. 

Je nachdem man diesen Ausdruck zerlegt, erhält man als 
Kapazitätsgröße entweder die Masse m (die absolut unveränderlich 
ist) oder die sogenannte „Bewegungsgröße" (m v, der nur eine 
relative Unveränderlichkeit zukommt), während als IntensitätsgrÖßen 

entweder das halbe Quadrat der Geschwindigkeit I-ö-) oder die Ge- 
schwindigkeit selbst (v) anzusehen ist. 

Als Einheit der kinetischen Energie gilt das Erg (E), das ist 
jene Energie, welche die Masse eines Grammes besitzt, wenn sie 
sich mit der Geschwindigkeit 1 cm per Sekunde bewegt. Die Di- 
mension der kinetischen Energie (ausgedrückt in den 
Größen M, L und T) ist 

[E,] = [M-yj = [M.LVT-^] 

Die Baumenergie tritt in drei verschiedenen Formen auf, 
je nachdem die Änderung der Energie mit einer gleichzeitigen 
Änderung einer Strecke, einer Fläche oder eines Volums zusanmien- 
hängt. Wir unterscheiden daher : 

Art der Baumenergie: Kapazität: Intensität: 
Distanzenergie := Strecke X Kraft 
Flächenenergie ^ Fläche X Spannung 
Yolumsenergie = Volum X Druck 
Die Distanzenergie wirkt zwischen zwei Punkten in der Bichtung 
ihrer Verbindungslinie. Bezeichnen wir die Strecke mit 1, die Kraft 
mit f, so ist 

E = l.f 



^aovGoOt^lc 



und daher die Kraft 

dE 

^~ dV 

gleich dem Yerhältaisse zwischen der Ändemng der Energie mit der 
Strecke. Wandelt sich die Distanzenergie ausschließlich in kinetische 
Energie um (wie bei den gewöhnlichen mechanischen und den astrono- 
miachen Problemen), so stellt dieser Ausdruck die Beschleunigung 
dar und entspricht dann der landläufigen Definition von Kraft. 

Die Flächenenergie betätigt sich an den Oberflächen von 
Flüssigkeiten und festen Körpern, ihr Intensitätafaktor, die Span- 
nung, ist mit der Kapillarkonstanten identisch. 

Die Volumsenergie tritt besonders bei Gasen in die Erscheinung, 
ihre Faktoren sind Volum und Druck. 

Hienach ergeben sich für die Dimensionen der Raumenergien 
und ihrer Faktoren folgende Ausdrücke 

Kapazität Intensität Energie 

Strecke [L] Kraft = [E L"'] E 

Fläche [L*] Spannung = [E L""^] E 

Volum [l*J Druck = [E L~'] E 

Es gibt nun zwei Arten der Distanzenergie, die eine Art der- 
selben (Schwere genannt) wirkt zwischen zwei materiellen Punkten 
in der Art, daß die Energie mit der Entfernung zunimmt, bei un- 
mittelbarer Berührung aber einen Minimalwert erreicht. Das Gesetz 
ihrer W i r k s a mk e i t ist das Newton sehe Gravitationsgesetz. 
Bezeichnen wir die Distanzenergie mit E^, die beiden aufeinander 
wirkenden Massen mit m^ und m^, ihre Entfernung mit r, so läßt 
sich dieses Gesetz ganz allgemein durch die Gleichung 

. m, .m, 

E^ = c — j .■— i— ^ 

ausdrücken, in welcher c und j zwei Konstanten darstellt. Für 
r ^ Od wird dann E^ = c, erreicht somit in diesem Falle ein Ma- 
ximum. Zu der gebräuchlichen Form dieses Gesetzes gelangt man 
durch Differentiation des obigen Äasdmckes. Man hat dann 

dE_^_ j.mt.mg 

d r r* 

Die Größe von c ist unbekannt, für die zweite Konstante fand 
m&n (im Gramm-Zentimeter-Sekundensystem ausgedrückt) 

j = 6-6 X 10"' 
An der Erdoberfläche kann man für mäßige Höhen die Schwer- 
kraft konstant und die Distanzenergie proportional den Höhen an- 
nehmen. 



^aovGoOt^lc 



Die Energien. 17 

Die zweite Art von Distanzenergie kommt beispielsweise bei 
elektrisch geladenen Kugeln vor und unterscheidet sich von der 
vorigen dadurch, daß sie nicht bei unendlich großer, sondern bei 
unendlich kleiner Entfernung dec aufeinander wirkenden Körper 
ihren Maximalwert erreicht. Sie ist gegeben durch den Ausdruck 

woraus für die Kraft 



folgt. Die Kraft hat somit dieselbe Form wie im früheren Falle, 

aber entgegengesetztes Zeichen ; während also die Schwerkraft eine 
anziehende Kraft ist, wird diese eine abstoßende Sein, 



Wir haben früher gesehen, daß zwei unter dem Einflüsse der 
Schwerkraft aufeinander wirkende Massen bestrebt sind, sich ein- 
ander zu nähern, Hiebei wird die Distanzenergie kleiner, indem 
sich ein Teil derselben in kinetische Energie umwandelt. 

Die Abnahme der Distanzenergie, welche einer Näherung der 
beiden Massen um die Entfernung d r entspricht, ist daher offenbar : 



dE, = j.2^dr. 



Setzen wir hierin m^ ^ M die Masse der Erde und mj = m 
die Masse eines fallenden Körpers, r = R den Erdradius und 
d r = d h, die einer unendlich kleinen Änderung der Distanzenergie 
entsprechende unendlich kleine Fallhöhe, so haben wir 

dE,=jp.indh 

einen Ausdruck, in welchem j ■ -=y- =f die Schwerkraft darstellt. 
Wir können also auch schreiben 

d E^ = f.d h. 
Da sich die so verschwundene Distanzenergie vollständig in Be- 
wegungsenergie umgewandelt hat und diese offenbar durch die 
Gleichung 

dE^=mv.dv 
gegeben ist, können wir beide Ausdrücke einander gleichsetzen, 
wodurch wir erhalten: 

f.dh = mv.dv. 
Durch Integration zwischen o und k beziehungsweise zwischen o 
und v erhalten wir dann: 

Japlotr, Cham. Teobnologls d. Enagisn. I. 3 

D.qit.zeaOvGoOt^lc 



f/dh = m/v.dv 
oder 

" = =^ 

als Grundgesetz für die gegenseitige Umwandlimg von kinetischer 
und Distanzenergie. 

Setzen wir endlich in der drittletzten Gleichung tür die Ge- 
schwindigkeit ihren Wert v = -j-r, so erhalten wir das bekannte 

Fallgesetz von Galilei: 

fdt = nidv 
oder 

dv__f_ 
dt m 

Gleichgewicht zwischen kinetischer Energie und Distanzenergie 
kann nur dann eintreten, wenn sich die beiden aufeinander wir- 
kenden Massen um ihren gemeinsamen Schwerpunkt bewegen. 
Welcher Art diese Bewegung je nach Umständen sein wird, kann 
hier unerörtert bleiben. 

Ebenso, wie es zwei Arten der Distanzenergie gibt, wären 
auch zwei Arten von Oberflächenenergie denkbar, doch ist 
nur jene Art derselben bekannt, welche bestrebt ist, die Oberfläche 
zu verkleinern. Die Ursache dieses Strebens bezeichnen wir als 
Spannung (7). Ist o die Oberfläche, so ist 
dE 

■d^=^' 
eine Größe, die wie schon erwähnt, mit der Kapillaritätskonstante 
identisch ist Die Oberflächenspannung ist bis zu sehr dünnen Schichten 
herab von der Dicke derselben unabhängig, also der Oberfläche propor- 
tional, hängt aber von der Natur der durch die Oberfläche ge- 
trennten Körper und von der Temperatur ab. 

Eine besondere Eigentümliclikeit der Oberflächeoenergie ist es, 
daß ihre Änderungen stets mit Veränderungen der Wärmeenergie Hand 
in Hand gehen. Vergrößert man z, B. eine Seifenblase durch Auf- 
blasen, so vergrößert sich die Oberflächenenergie derselben nicht 
allein um die zum Aufblasen aufgewendete mechanische Energie- 
größe, sondern um mehr, indem der Wärmeinhalt derselben um 
ein Entsprechendes abnimmt oder — wenn die Temperatur konstant 
erhalten werden soll — von außen Wärme zugeführt werden muß. Zieht 
sich nun die Blase wieder zusammen, so kann nicht die ganze hiebe) 
verschwindende Oberflächenenergie in mechanische umgewandelt 



^aovGoOt^lc 



Di« Enei^en. IQ 

weiden, indem hiebei wieder so viel Wärmeenergie gebildet wird 
als beim ersten Vorgange in Oberflächenenergie umgewandelt 
worden war. 

Gleichgewichtseischeinungen zwischen Oberflächen- und Gravi- 
tationsenergie treten beim Aufsteigen von Flüssigkeiten in engen 
Röhren auf. Ist g das Gewicht der aufgestiegenen Fltlssi^keit und 
dh die Erhebung, welcher die unendlich kleine Verringerung der 
Oberfläche entspricht, so ist für das Gleichgewicht 

7.do = g.dh. 
Da nun die Verringerui^ der Oberfläche (do) gleich dem Produkt 
aus der BerÜhrungslinie (u) und der Änderung der Höhe (dh), also 

do^ n,dh 
sein muß, folgt hieraus : 

d. h, das gehobene Gewicht ist gleich dem Produkte aus Oberflächen- 
spannung und Berührungslinie. 

Für den Intensitätsfaktor der Volumsenergie gilt der Ausdruck 

dE 

Von den beiden möglichen Arten der Volumsenerg^e hat nur jene 
praktische Bedeutung, welche mit wachsendem Volum abnimmt. 
Entwickelt sich aus einem festen oder flüssigen Körper ein Gas 
oder Dampf bei konstanter Temperatur unter konstantem Drucke, 
80 ist 

E, = C-p(v-vJ 
oder, wenn man das Volumen des gebildeten Gases allein berück- 
sichtigt, 

E, = C-pv. 
In dieser Gleichung ist für ein Mol aller Gase C = RT, der aus 
der Gasgleichung bekannten Größe. 

Für eine unendlich kleine Volumsänderung von Gasen bei kon- 
Btantem Drucke haben wir 

dE^ = — pdv. 
Nun folgt aber aus der Gleichung 

pv = RT, 
also 

KT 
P = -^ 

und daher 



^aovGoOt^lc 



oder ftkr konstante Temperatur 

-E =Rt[^ 
and das gibt zwischen den Grenzen Vj und v, integriert 
RTl.n^ = E' — E". 

Über den Zusanunenliang zwischen Volumsenetgie, Volum und 
Druck ist — von den Gasen abgesehen — wenig bekannt. 

Für das Gleichgewicht zwischen Volums- und Distanzenergie, 
wie 63 sich beispielsweise in einem mit Gas gefüllten Zylinder 
einstellt, in welchem auf das Gas mittels eines reibungslos gehenden 
Kolbens ein Druck ausgeübt wird, gilt 

f.dh = p.dv. 
Ist der QueiBchnitt des Zylinders q, so ist 

dv^q.dh 
und daher 

pq = f, 

d. h. die Kraft gleich dem Produkte aus Gasdruck und Querschnitt 
wie allbekannt. 

Bevor wir die noch übrigen Energieformen besprechen, wollen 
wir noch einige wichtige allgemeine Betrachtungen anstellen. 

Besteht in einem Systeme zwischen den vorhandenen Energien 
kein Gleichgewicht, so wird das System eine Veränderung in dem Sinne 
erleiden, daß die Abnahme der einen Energie größer ist als die 
Zunahme der anderen. Aus diesem Grunde gehen Energien von 
Orten höherer Intensität zu solchen kleinerer Intensität über (wobei 
sie unter Umständen in andere Energieformen umgewandelt werden 
können; in welchem Maße eine solche Umwandlung stattfindet, 
hängt von der Natur des Systemes ab, Aas man — insofern ea 
eine Umwandlung von Energien bewirkt — als Maschine be- 
zeichnet hat). 

In dem eben angenommenen Falle des mangelnden Gleich- 
gewichtes kann nun die notwendige Zustandsänderung des Systemes 
möglicherweise auf verschiedene Art erfolgen. Ein erhobener Stein 
kaim z. B. vertikal zur Erde fallen oder er kann längs einer 
beliebigen schiefen Ebene herabgleiten. Tatsächlich wird er jenen 
Weg wählen, längs welchem er in der gleichen Zeit eine 
möglichst große kinetische Energie erlangt. Die Verallgemeinerung 
dieses Satzes lautet; Unter allen möglichen Energieum- 



^aovGoOt^lc 



21 

Wandlungen wird diejenige eintreten, welche in ge- 
gebener Zeit den größtmöglielien Umaatz ergibt. 

B. Die Wärme ist von allen Energieformen zuerst ala selb- 
etändige Größe erkannt worden. An derselben wurden auch zuerst 
zwei wichtige Sätze ermittelt, die für alle Energien Geltung haben. 
Es sind folgende: 

I. thermodynamischer Hauptsatz: Wärme läßt sich 
in Arbeit und in andere Energieformen umwandeln und umgekehrt. 
Diese Umwandlung erfolgt nach bestimmten Äquivalenzverbältnissen. 

Allgemein formuliert bo^ derselbe aus, daß Energie weder ge- 
schaffen noch vernichtet, sondern nur aus einer in andere Formen 
umgewandelt werden kann. C 1 a u s i u s bat demselben daher folgende 
Gestalt gegeben: die Energie der Welt ist konstant. 

H. thermodynamischer Hauptsatz. Seinem wesent- 
lichen Inhalte nach sagt derselbe aus, daß Wärme nicht von einem 
kälteren auf einen wärmeren Körper von selbst übergehen kann. 

Allgemein gefaßt, so daß er für alle Energieformen gültig ist, 
lautet derselbe : Sind zwei Körper oder Gebilde in Bezug 
auf eine oder mehrere Arten der Energie mit einem 
dritten im Gleichgewichte, so sind sie in Bezug auf 
dieselben Energiearten auch untereinander im Gleich- 
gewichte. 

Bezeichnet man mit dQ die dem Gebilde zugeführte Wärme 
und mit T die absolute Temperatur, bei welcher diese Zufuhr er- 
folgt, so läßt sich diese Bedingung mathematisch wie folgt for- 
mulieren 

Der 2. Hauptsatz hat übrigens auch noch eine andere wichtige 
Bedeutung. Bei einem reversibel durchgeführten Kreisprozesse, der 
sich zwischen sehr nahe liegenden Temperatur grenzen vollzieht 
(zwischen T und T-f-dT) und bei welchem dem Systeme die Wärme- 
menge Q zugeführt werden möge, kann der unendlich kleine Teil 

dieser Wärmezufuhr in Arbeit oder andere Energieformen um- 
gewandelt werden. Es ist dies ein Satz, der für die Energetik von 
besonderer Wichtigkeit ist. 

Da, wie wir gesehen haben, für umkehrbare Kreisprozesse 

/-=- = ist, so muß ^-^ das vollständige Differentiale einer Größe 



*) Dm OleichheitBceieben gilt flli Teveraible, dss <-ZeicbMi fQr Dicht nm< 
kehrbare EreisproieM«. 



^aovGoOt^lc 



22 ^e EBNgien. 

sein, die — ebenso wie die Energie — nur vom Zustande des 
Körpers, nicht aber von dem Wege abhängig ist, auf welchem er 
in diesen Zustand gelangte. Diese Gröfie, die man gewöhnlich mit 
8 bezeichnet, nennt Glausias „Entropie" und durch ihre 
Einführung erhält der zweite Hauptsatz die Form 
dQ = T.ds. 
Die Wärme läßt sich ebenso, wie alle anderen Energien, in 
einen Intensitäts- und in einen Kapazitätsfaktor zerlegen. 
Als ersterer wurde schon lange die Temperatur erkannt, während 
letzterer, je nach Umständen, durch die Entropie oder durch 
die Wärmekapazität dargestellt wird. 
Ist nämlich 

E = c.i 
die allgemeine Gleichung der Energien, so ist das vollstäiidige 
Differential 

dE = c.di + i.dc 
und wir haben somit für konstantes e (d c ^ 0) : 
dE_ 
di"*^ 
während wir für konstantes i {di = 0) erhalten 
dE_. 
de ~'' 
Für die Wärme ist i ^ T zu setzen. Führen wir also einem 
Körper die Wärmemenge dQ in der Weise zu, daß hiebei keine 
anderen Energieformen auftreten oder daß wir dieselben entsprechend 
berücksichtigen, und bestimmen wir den Zusammenhang zwischen 
zugeführter Wärme und erzielter Temperaturerhöhung, so haben wir 

dE = cdT, 
worin c die Wärmekapazität des Körpers bedeutet.*) 

Bei der Schmelzung und Verdampfung beziehungsweise der 
Erstarrung und Kondensation sowie bei vielen chemischen Prozessen 
hingegen, welche sich bei konstanter Temperatur vollziehen, wird 

dE = dc.T 
oder, analog der früheren Gleichung, 

dE = ds.T. 
Da uns die Gesamtwerte der Entropie unbekannt sind, müssen 
wir diese Gleichung in der Art transformieren, daß wir sie auf 
zwei mit den Indizes 1 und 2 bezeichnete Zustände beziehen, 
■wodurch wir erhalten : 

1 beBpreehenden Falle 



sasiGoOi^le 



Die Eueren. 23 

(Si — s,)dT = (c, ~c,)di. 
So haben wir beispielsweise für das Oleichgewicht zwischen 
Wärme- und Volumsenergie 

(s,-B,)dT = K-T,)dp 

oder 



Bezeichnen wir mit 1 die latente Wärme des betreffenden Vorganges 
(chemische Reaktion, Aggregatznstandsänderong, etc.), so ist 



und daher 

1 _dp 

T(T, — v^)~dT' 
ein Ausdruck, der iüt alle Änderungen des Aggregatzustandes nnd 
alle chemischen Zustandsänderungen ^It, die mit einer Volumsän- 
derang verbunden sind und der sich in die Form 

^ = (v, — v,)dp 

bringen läßt, in welcher er mit der Clapeyron'schen Gleichung*) 
identisch ist. 

0. Als EapazitätskoefHzienten der chemischen Energie 
nimmt man gewöhnlich das Grammatom der Elemente oder das 
Grammmolekül an, während der Intensitätskoeffizient derselben von 
J, Willard Gibbs**) „chemisches Potential" oder kurz 
„Potential" genannt wurde.***) Nach der allgemeinen Energie- 
gleichung hätten wir für letztere Größe den Ausdruck : 

i-ilt) 

de" 
Da uns die Einzelwerte der chemischen Intensitätsgrößen unbe- 
kannt sind, können wir nur die in den chemischen Reaktionsgleichungen 
auftretende Summe in Betracht ziehen. Stellen beispielsweise E, 
und E j den gesammten chemischen Energieinhalt eines Systemes im An- 
fangs- beziehungsweise im Endzustande dar, und ist q die beim 

*) JUptDer, Lehrb. der pbya. Chemie. I, p. 93. 

**) On tbe equilibrinm of heterogeniona snbstancaB. Trans. Connectit Acsd. 
Toi. III; TheTmodjDftmiBobe Studien von J. W. Oibbe, deatech von Ostwald, 
Leipdg 1893. 

**•) Siehe Jüptner, Lehrb. der phys. Chemie, II, 2, p. 812. 

t) 1. c. babeu wir i ■= j— gsfnnden ; hierin ist d 4) die Änderung der gt- 

bundenen Eneigie, dm die entspreobende EonientrationBAndernng. 



^aovGoOt^lc 



24 !>'« Eoaigi«!. 

Übergange von 1 in 2 entwickelte (frei werdende) Energie, so 
haben wir: 

E,==E, + q. 
Dividieren wir beide Seiten der Gleichang durch die (bei den be- 
trachteten Vorgängen konstant bleibende) Kapazität c dee Systemes, 
so erhalten wir 

c c "*" c 
oder 

Da die Kapazität c unter allen Umständen eine positive Grö£e 
sein muß, wird i, =ij, wenn q = o; ii >■ i,, wenn q>-o und 
i, -«Cij, wenn <l<C.o ist. Chemisches Gleichgewicht kann also nur 
dann eintreten, wenn die Intensität der chemischen Energie vor 
der Umwandlung gleich jener nach der Umwandlung ist; andem- 
falles vrird — wenn es überhaupt möglich ist — eine Umwand- 
lung in dem Sinne eintreten, daß die Intensität (und wegen der 
Gleichheit der Kapazitäten auch die gesamte chemische Energie des 
Systemes) abnimmt. 

Haben wir es nicht mit einem einzigen chemischen Stoife zu 
tun, wie im vorstehenden Falle, sondern mit mehreren, so ist zu 
bedenken, daß jedem derselben eine bestimmte Menge chemische 
Energie und auch eine bestimmte Intensität derselben zukommen 
wird, daß wir also für jeden einzelnen Stoff eine eigene Energie- 
gleichnng aufstellen können. Gehen wir hiebei auf die Elemente, 
d. i. auf die einzelnen vorhandenen Atomarten zurück und be- 
zeichnen wir ihre Zahl vor und nach der Umwandlung mit n^', Uj', 
Ug'. . ,, beziehungsweise mit n,", n,", Uj". . ., ihren Energieinbalt mit 
E,', Ej', Ej'..., E^", Ej", Es"... und die mit der Umwandlung 
verbundenen Wärmetönungen mit q', q", q'" . . . , so gilt für jede ein- 
zelne Atomart 

n,'Ei' = n/(Ej' -i-q*) . . . , .1 
n,"E," = n/'(Eä"-i-q") .... 



oder iöT jedes einzelne Atom 

E/ = E,'-f q' . 
Ei" = Eä,"H-q". 



(1) 



(2) 



^aovGoOt^lc 



Die 

Wir kommen somit für die Gesamtreaktion zu dem Ausdrucke : 

n/E,'-j-n,"E,"+. .. = ns'E,' + iij"E,"...+q' + q"+... (3) 
Ebenso erhält man für die Kapazitäten die Gleichung : 

n,'c,'-|-n,"Ci"-)-. . .^ng'Cj'-f-ii,"c^" +, . . (4) 

oder, weil nacli dem früheren n^'ssn^'; nj" = nj" u, s. w. sein 
maß; 

n/c,' -f-n,"Cj"+. , ,:=n,'Cj'4-iii"Cj"+. . . (4a) 

Dividiert man jede der Gleichungen (2) durch den entspre- 
chenden Kapazitatswert, so erhält man die einzelnen Intensitäts- 
gleichungen : 

'."=-"+?; (^) 

und somit für die ganze Reaktion : , 

i,' + i,"+...=V + i,"+...:s| (6) 

Im Falle des Gleichgewichtes muß i/ +ii" + ..-^ ia' + !»" + ■■ ■ 

sein und dies ist nur dann möglich, wenn 2 — = 0, also wenn 

auch 2 q = wird. 

Wir können nun die auf das Anfangs- und Endsystem bezüg- 
lichen Intensitäten so zusammenfassen, daß sie den einzelnen in 
der Beaktionsgleichung auftretenden Verbindungen entsprechen, 

wodurch wir, wenn wir auch die Quotienten — summieren und die 

den einzelnen Körpern entsprechenden Int«nsitätssummen durch 
Indizes unterscheiden, zu einem Ausdrucke von der Form 

2,'i + 2."i + ...= Vi + V'i+-.-+2-^- 
gelangen. 

Im Falle des Gleichgewichtes muß dann 2—^0 werden.*) 

Kach dem Vorerwähnten könnte man zu dem Glauben ver- 
leitet werden, daß die Wärmetöuung einer Reaktion utmiittelbar 
die Änderung darstelle, welche die chemische Energie des Systemes 
bei seinem Übergange aus dem Anfangs- in den Endzustand erleide. 
Dieser Schluß wäre jedoch unrichtig, da ja nicht nur die chemische, 

*) Aber nicht allein diew Sntnme, «ondem jeder einzelne Qaelient — 
maB Nnll ada, wie aas den Oleichongen (&) herTor^ht. ^ 



^aovGoOt^lc 



26 We Enwgrien. 

sondern auch alle anderen Energien, welche im Systeme enthalten sind, 
bei der fraglichen Umwandlung eine Veränderung erleiden werden. 
Für den Fall des chemischen Gleichgewichtes können wir übrigens 
noch einen Schritt weiter gehen. Da in diesem Falle die Intensi- 
täten des Anfangs- und Endsyatemes einander gleich geworden sein 
müssen und da die Kapazität des Systemes bei der fraglichen Än- 
derung konstant bleiben muß, müssen auch die Energien einander 
gleich sein. Im Falle des Gleichgewichtes mißt somit 
dieWärmetönung einer Reaktionden Unterschied der 
nicht chemischen Energiewerte vor und nach der 
Reaktion. 

Um nun die Änderungen der chemischen Energie zu erfahren, 
welche ein System bei seinem Übergange aus einem Zustande in 
einen zweiten erleidet, können wir von der Wärmetönung, welche 
diese Zustandsänderung begleitet, ausgehen und die Änderungen 
berücksichtigen, welche die übrigen Ener^eformen erleiden. Als 
solche treten hauptsächlich die W ä r m e und die Yolumsenergie 
auf. Ein Beispiel wird dies klarer machen. 

Die Reaktion 

H, 4-}(0,) = HsO 
ist von Wärmeentwicklung begleitet. Die Größe dieser Wärme- 
tönung berechnet sieh nach dem Kirchhoff sehen Satze zu 

Qj,= 582946 -f 3-26T — 0002T*. 
Erfolgt die Verbrennung bei konstantem Drucke und bei konstanter 
Temperatur, so berechnet sich der Unterschied des Wärmeinhaltes 
im Anfangs- und Endzustände in folgender Weise ; 
Wärmeinhalt ^ spez.Wärme X absolute Temperatur 

Änfangssyst«m = l'ö (6'5 -1- 0-0006 T) T 

Endsystem = (6-5 + 0-Q029 T) T 

Abnahme d. Wärmeinhaltes*) = 3-25 T — 0-002 T". 

Ziehen wir diese Abnahme des Wärmeinhalts (/\yf) von der 
Wärmetönuiig ab, so erhalten wir : 

Q — /;^W = 58294-6 eal. 

Es bleibt nun noch die Änderung der Volumsenergie zu be- 
rücksichtigen. Erfolgt die Verbrennung unter konstantem Drucke, 
so verringert sich das Volum im Verhältnisse von 1-5 : 1, (' 
aus rö Molen Wasserstoff und Sauerstoff wird 1 Mol Wasserdampf. 
Hiebei erhöht sich die Volumsenergie des Systemes um 0-6RT. 

*) Ana dieser Qlaichaiig folgt, doQ dei W&rmeiuhalt des Wusardampfea bei 
niederen Temperaturen kleiner iit als der aeiner Bestandteile, daß für T=^ 11S5° 
(858° C) beide Werte gleich iiud, Ober dieMr Temperatur aber der Wftrmeinlialt 
äea Wasserdampfos kleiner wird als jener seiner Bestandteile. 



^aovGoOt^lc 



Die Enerpen. 27 

Diese Vergrößerung der Volumsenergie erfolgt aber unter dem 
Einfluße des Außendruckes, repräsentiert somit eine Zufuhr fremder 
Energie und kommt daher hier nicht weiter in Betracht. 

Wir erhalten somit flir die Abnahme der chemischen Energie 
des Systemes bei seiner vollständigen Umwandlung aus dem An&ings- 
in den Endzustand 

AE=:E,-Ej, 

= qT-(Ci-Cn)T 
= % 
Zu demselben Ergebnisse gelangen wir auch, wenn sich die 
Reaktion bei konstantem Volum vollzieht. Hier wird sowohl die 
Wärmetönung als auch die Abnahme des Wärmeinhaltes um ^RT 
kleiner, weil wir ja hier c, statt c in Rechnung setzen müssen. 

Somit ist dioÄnderung der chemischen Energie von 
der Temperatur unabhängig und der Wärmetönung 
beim absoluten Nullpunkte gleich. 
Sie beträgt für: 

Hj + i 0, -»■ HgO 58294-6 cal. 

CO + iOj->-COg 68182-4 „ 

C + iOs->-CO 28674-5 „ 

C + 0»-)-CO, 96856-9 „ 

Ng-f-0,-»-2N0 43000-0 „ 

2C0->C0j + C 39507-9 „ 

COj+Hj^CO + HgO. ... — 9887-8 ,. 

C + H^O-kCO + H, —29620-1 „ 

C + 2H,0->C0g+2Hj . . .—19732-3 „ u.b.w. 
Da nun der Verlauf chemischer Reaktionen von der Tem- 
peratur nicht unabhängig ist, muß das Zustandekommen chemischer 
Zustandsänderungen nicht allein von der chemiechen Enerj^e, sondern 
auch von anderen vorhandenen Energieformen abhängen. Wenn es 
uns also um ein Maß der chemischen Affinität zu tun ist, 
80 reicht hier die chemische Energie allein nicht aus, sondern 
man muß als solches die Änderung der freien Energie des Systemes 
wählen,*) in welcher ja als von der Temperatur unabhängiges Glied 
%, also die chemische Energie auftritt. 

Wie wir eben gesehen haben, kann chemisches Gleichgewicht 
nur dann eintreten, wenn die Intensität der chemischen Energie vor 
der Umwandlung gleich jener nach der Umwandlung ist. Andern- 
&ills sollte eine Zustandsänderung in dem Sinne stattlinden, daß 
die Intensität dieser Energie im Systeme abnimmt. Wenn trotzdem 

*) JQptner, Lehrb. d. phjB. Chemie II, S, 14. E^itel. 

D.qit.zeaOvGoOt^lc 



28 Die Eaucgita. 

diese Umwandltmg nicht erfolgt, so kann die Ursache nnr in der 
kompensierenden Wirkung anderer Energiearten gesucht werden. Ge- 
rade dies ist für uns von besonderer Wichtigkeit, wie Ostwald*) 
mit folgenden Worten hervorhebt: 

„Bei der chemischen Energie ist nun offenbar die Möglichkeit 
der Kompensation vorhandener Intenaitätaunterschiede eine sehr 

allgemeine, wie unmittelbar aus der Tatsache hervorgeht, 

daß sie sich in vielen Fällen ohne Verminderung, praktisch ge- 
sprochen, unbegrenzt lange aufbewahren läßt. Da die Möglichkeit, 
chemiBche Energie zu benutzen, d. h. in andere Formen umzn- 
wandeln, notwendig an die Anwesenheit chemischer Intensitäts- 
unterschiede gebunden ist, so lassen sich also solche beliebig lange 
aufrecht erhalten, d. h. kompensieren." 

„Die kompensierenden Energien sind hier nur in seltenen Fällen 
der Beobachtung zngänglich. Daher rührt denn auch, daß wir mit 
dem Vorhandensein einer chemischen Intensitatsfunktion nur wenig 
vertraut sind. Wir sehen, daß trotz der Möglichkeit eines Umsatzes 
der chemLschen Energie in andere Formen, z. B. in einem Gemisch 
von Sauerstoff und Wasserstoff kein solcher Umsatz erfolgt, solange 
die Temperatur unter einem bestimmten Werte bleibt. Man spricht 
in solchen Fällen von „passiven Widerständen". Im Zusammen- 
hange unserer Betrachtungen können wir solche Erscheinungen nur 
dahin deuten, daß tatsächlich eine Kompensation der chemischen 
Intensitätsverschiedenheiten durch andere Energieformen stattfindet 
und daß zwischen dem Stadium des Knallgases und dem des Wassers 
bei niederer Temperatur Zwischenzustände enthalten sind, welche 
für den Übergang {bei unveränderten Werten der anderen Energie- 
größen) zunächst eine Erhöhung eines Intensitätsfaktors bedingen 
würden, bevor die sehr bedeutende Verminderung derselben, die 
dem Zustande des Wassers entspricht, sich einstellt. Solche Zu- 
stände bezeichnet man als metastabile." 

D. Elektrische Energie. Die Intensitätsgröße der elektri- 
schen Energie nennt man elektromotorische Kraft, 
Spannung oder Potential. Während aber die Intensität der 
Wärme, die Temperatur, von einem absoluten Nullpunkte aus ge- 
zählt werden kann und dann natürlich nur positive Werte erhält, 
hat sich ein solcher für die elektromotorische Kraft nicht finden 
lassen. Man ist daher genötigt, einen willkürlichen Nullpunkt an- 
zunehmen und gelangt so zu positiven und negativen Potential- 
werten. 

*) Lehrb. a. sJlg, Chemie, II, p. 513. 



^aovGoOt^lc 



Als Eapazitäts&ktor dient die Elektrizitätsmenge. Be- 
zeicfaDen wir dieselbe mit £, äaa Potential mit ic und die elektrische 
Energie mit E,, so ist 

K 
E = -5- 

oder 

E^ = Eir. 

Auch für die Elektrizitätsmengen ^It der Erhaltungssatz, 
nimmt aber hier die Form an: Die Gesamtmenge der Elektri- 
zität ist konstant gleich Null.*) 

Wirfeen zwei in mathematischen Punkten, die um r vonein- 
ander entfernt aind, befindliche Elektrizitätsmengen -f- E und — E, 
zwischen denen der Potentialnnterschied it existiert, aufeinander 
ein, so oben sie aufeinander eine Kraft f aus, deren Größe durch 
die Gleichung: 

r* 
gegeben ist. k ist von der Natur des zwischen den beiden Elektri- 
zitätsmengen liegenden Nichtleiters abhängig und wird seine Di- 
elektrizitätskonstante genannt. Bezeichnen wir den Weg, 
den diese beiden elektrischen Punkte unter dem Einflüsse dieser 
Kraft zurücklegen, mit d r, so finden wir für die elektrische Energie 

dE = _k5Lidr 
r" 

= k.E,.E,.d(-i-) 

und daher f&r eine Änderung der Entfernung von r' auf r : 

E^-E^ = kE,.E,(-^-^). 

Setzen wir hierin r' = oo, so kommen wir zn dem Ausdrucke : 

E,_E« = !il. 

oder 

E = E« + Ä^. 
' r 

Haben E, und Ej gleiche Vorzeichen, so wird das zweite Glied 

positiv, d. h. die elektrische Energie wächst mit abnehmender 

Entfernung oder mit anderen Worten : die beiden gleichnamigen 

*) D. h. es müHsn Bteb gpleiche Ueogen -\- nnd — £lektrUitatwn«rgie 



^aovGoOt^lc 



Elektiizitätemengen wirken aufeinander abstoßend. Haben hingegen 
E, und E, verscliiedene Vorzeichen, ao wird das zweite Glied ne- 
gativ, nngleichnamige Elektrizitätsmengen ziehen also einander an. 

Haben wir zwei entgegengesetzte aber unbegrenzt große Elek- 
trizitätsmengen quasi in Reservoiren aufgespeichert, deren Potential- 
unterschied n betrage und verbinden wir diese beiden Elektrizitäts- 
behälter mittels eines gnten Leiters miteinander, so wird von beiden 
elektrische Energie, und zwar in ähnlicher Weise in den Leiter 
strömen, wie Wärmeenergie in einen kalten Körper übertritt. Hie- 
bei verschwinden im Leiter diese beiden Elektrizitätsmengen, indem 
sie sich in Wärme umwandeln. So entsteht der elektrische Strom, 

Sind die beiden vorhandenen Elektrizitätsmengen nicht un- 
endlich groß, so wird es nur dann möglich sein, in dem Leiter 
einen gleichmäßig andauernden elektrischen Strom hervorzurufen 
oder mit anderen Worten zwischen zwei Querschnitten des Leiters 
die gleiche Potentialdifferenz aufrecht zu erhalten, wenn wir die 
im Leiter in der Zeiteinheit verbrauchte elektrische Energie an 
den Ausgangspunkten des elektrischen Stromes immer wieder er- 
setzen. Beziehen wir den Vorgang auf die Zeiteinheit und nennen 

wir das Verhältnis der Elektrizitätsmenge zur Zeit, — = i, die 

Stromstärke, so wird diese Stromstärke dem Potentialunter- 
schiede n proportional sein und überdies noch von einem Koeffi- 
zienten abhängen müssen, dessen Größe die Beschaffenheit der 
Leiter bestimmt. Dieser Koeffizient ist die Leitfähigkeit I, sein 



Wir gelangen auf diese Weise zum h m'schen Gesetze : 
i = ljt 



Wir haben früher gesehen, daß im Leiter Elektrizität ver- 
schwindet oder richtiger sich in Wärme umwandelt. Beträgt die 
Potentialdifferenz an beiden Enden des Leiters tt und tritt neben 
Wärme keine andere Energiemenge auf, so wird, wenn wir die 
aus elektrischer Energie entstandene Wärmemenge mit W bezeichnen, 

W = Eit 
sein mtlssen. Ziehen wir auch noch die Zeit in Betracht und setzen 

— - = q, so ist 

' Ett 



^aovGoOt^lc 



Da nun — -=:i (Stromstärke) und nach dem Ohm'schen Gesetze 

Tc = ir ist, können wir auch schreiben: 

q = i.rä, 

d. h. die Wärmeentwicklung in einem Leiter ist sowohl seinem 
Widerstände als dem Quadrate der Stromstärke proportional. Es 
ist dies das Joule'sche Gesetz. 

Ein weiteres, gerade für die Elektrochemie wichtiges Gesetz ist 
das von Faraday; es lautet: alle Elektrizitätsbewegung 
erfolgt in Elektrolyten nur unter gleichzeitiger Be- 
wegung der Ionen, und zwar so, daß mit gleichen 
Elektrizitätsmengen sich chemisch äquivalente Men- 
gen der verschiedenen Ionen bewegen, Hiebei handelt es 
sich keineswegs allein um die Wirkungen der Elektrolyse, sondern 
das Gesetz gilt für jede Art von Elektrizitätsbewegung in Leitern 
zweiter Ordnung. 

Von besonderem Interesse ist uns die Umwandlang von che- 
mischer Energie in elektrische, wie sie in den galvanischen Ele- 
menten stattfindet. Ursprünglich glaubte man, daß hiebei die 
chemische Energie vollständig in elektrische umgewandelt werde. 
Dies ist jedoch nicht der Fall. 

Allgemein lassen sich diese Verhältnisse durch die Gleichung 

E. = E^-]-ET-jJ 

ausdrücken, in welcher E^ die elektrische, E die chemische Energie, 
E die im Element bewegte Elektrizitätsmenge, t: das Potential des 
Elementes und T die absolute Temperatur ist. 

Ein tieferes Eingehen auf die elektrische Energetik würde zu 
weit führen, 

E. Die strahlende Energie ist uns am wenigsten bekannt. 
Ostwaid sagt hierüber:*) 

Das Gresetz von der Erhaltung der Energie hat eine Lücke 
insofern als wir Erscheinungen kennen, bei denen vorhandene 
Energie für unsere Sinne und Beobachtungshilfsmittel verschwindet. 
Sie verschwindet allerdings nicht absolut, denn man kann eine der 
verschwundenen gleiche Energiemenge wieder zurückerhalten. Es ist 
aber in jedem solchen Falle eine bestimmte, allerdings meist sehr 



•) I^hrb. d. Bllg. Chemie IT, 1, p. 1006. 

D.qit.zeaOvGoOt^lc 



32 l^iB Energrien. 

kurze Zeit nachweisbar, in welcher die Energie einen Teil des be- 
trachteten Gebildes verlassen hat und in dem anderen Teile noch 
nicht erschienen ist Aus der Tatsache, daß sie nach Verlauf dieser 
Zeit wieder erschienen ist, schließen wir nach der Analogie, daß 
sie inzwischen in einer bestimmten anderen Form vorhanden ge- 
wesen ist; solange sie aber in dieser Form vorhanden war, ist 
sie für ans unerkennbar gewesen und tritt in unseren Gesichtskreis 
erst, nachdem sie sich wieder in eine der sinnfälligen Energie- 
formen verwandelt hat. 

Diese Form, in welcher sich die Energie aJlem Zusammen- 
hange mit unseren Sinnen entzieht, nennt man strahlende 
Energie. Durch die regelmäßige Beziehung zwischen dem Ver- 
schwinden von Energie an einer Stelle und dem Auftreten derselben 
an einer anderen Stelle schließen wir, daß sich die Energie, wenn 
sie in die strahlende Form übergegangen ist, mit einer Geschwin- 
digkeit von 3 X lü"*«» in der Sekunde durch den Raum fort- 
bewegt. Man nennt diese Größe die Fortpflanzungsgeschwindigkeit 
des Lichtes. Sie gilt indessen allgemein für strahlende Energie, aus 
welcher Energieform diese auch entstanden sein mag. Insbesondere 
verwandelt sich bei elektrischen Zustandsänderungen sehr leicht 
elektrische Energie in strahlende, die sich mit der gleichen Ge- 
schwindigkeit durch den Raum fortpflanzt, wie die aus Wärme 
oder chemischer Energie entstandene, die man Licht zu nennen 
pflegt. Auf Grundlage der Arbeiten von Vf. Weber hat Maxwell 
aus dem Vergleich der für die elektrodynamische Fernwirkung und 
der für die Lichtbewegung gültigen Formeln auf die Identität der 
maßgebenden Konstanten geschlossen und Hertz hat in neuerer 
Zeit experimentell gezeigt, daß die durch schnelle elektrische 
Schwingungen hervorgebrachten periodischen Bewegungen strah- 
lender Energie durch den Baum denselben Gesetzen folgen wie 
die optischen Bewegungen. Daraus zu schließen, wie gegenwärtig 
üblich ist, daß das Licht eine elektromagnetische Erscheinung sei, 
ist ebenso unberechtigt, wie wenn man aus der Tatsache, daß ver- 
brennender Phosphor leuchtet, schließen wollte, daß das Licht eine 
chemische Erscheinung sei. Vielmehr handelt es sich in allen diesen 
Fällen um die Umwandlung anderer Energieformen in strahlende 
Energie, welche ihren eigenen Gesetzen folgt und welche durch 
geeignete Maßnahmen sich wieder in jede andere Energieform 
zorückverwandeln läßt. 

Gleich den übrigen Energieformen ist die strahlende Energie 
fähig, aus anderen Energien zu entstehen und sich in sie zu ver- 
wandeln. Am wenigsten ist ihre Beziehung zur mechanischen 



^aovGoOt^lc 



Die EnergieD, 33 

Energie bekannt. Ob eine unmittelbare Umwandlung der letzteren 
in strahlende Energie überhaupt in nachweisbarer Art stattfindet, 
kann gegenwärtig schwerlich mit Sicherheit behauptet werden; 
wenigstens habe ich keinen unzweifelhaft derartigen Fall ausfindig 
machen können. Hiedurch wird bedingt, daß die bei der Bewegung 
der Weltkörper tätige mechanische Energie im wesentlichen sich 
unverändert erhält, während die mit anderen, für die Umwandlung 
in strahlende Energie zugänglicheren Energieajifen behafteten Ge- 
bilde eine derartige Unveränderlichkeit nicht aufweisen. Die um- 
gekehrte Umwandlung von strahlender Energie in mechanische ist 
«bensowenig mit Sicherheit nachgewiesen; möglicherweise liegt im 
Radiometer von Crookes eine solche vor, doch sind die Meinungen 
darüber noch nicht geklärt. 

Prinzipiell liegt die Sache so, daß bei jedem Körper, welcher 
einseitig strahlende Energie ausgibt, eine mechanische Gegenwirkung 
in Grestalt eines Druckes zu erwarten ist, welcher entgegengesetzter 
Bichtung sich betätigt, nach welcher die Strahlung erfolgt. Um- 
gekehrt entspricht jeder Aufnahme strahlender Energie ein Druck 
in der Richtung der Strahlung. Der Wert dieses Druckes ist gleich 
der in der Volumseinheit enthaltenen strahlenden Energie. Bei der 
sehr großen Geschwindigkeit, mit der diese sich durch den Raum 
bewegt, ist dieser Betrag im allgemeinen sehr klein. 

Im Gegensatze zur mechanischen Energie bietet sich die ther- 
mische außerordentlich leicht zur Umwandlung in strahlende dar. 
Der Übergang erTolgt so oft und so regelmäßig, daß noch gegen- 
wärtig die letztere häufig strahlende Wärme genannt wird. 
Die Bezeichnung ist eben so irreführend, wie die der Wärme als 
■einer Art der Bewegung, denn wenn die Wärme in strahlende 
Energie übergegangen ist, so ist sie ebensowenig mehr Wärme 
■wie die Bewegung oder genauer die mechanische Energie, wenn 
sie in Wärme übergegangen ist, noch mechanische Energie ist. 
Denn in dem neuen Zustande folgt die Energie neuen Gesetzen und 
kann daher nicht mit dem alten Namen bezeichnet werden. 

Der Übergang der Wärme in strahlende Energie kann nicht 
in absoluter Weise verfolgt werden. Denn da wir kein Mittel be- 
sitzen, die strahlende Energie als solche nachzuweisen, sondern 
fiie zu diesem Zwecke stets wieder in eine andere Energieart ver- 
wandeln müssen, so sind wir im vorliegenden Falle genötigt-, den 
Nachweis durch die Rück Verwandlung derselben in Wärme zu bewerk- 
stelligen, indem wir strahlende Körper einem anderen gegenüber- 
stellen, welcher die Strahlen aufnimmt, in Wärme verwandelt und 
•diese auf irgend eine Weise erkennbar macht. Der Empfänger muß, 



^aovGoOt^lc 



34 

mit anderen Worten, ein (möglichst empfindliches) Thermometer 
sein. Nun muß aber der Empfänger auch eine bestimmte Wärme 
von bestimmter Temperatur besitzen, muß also auch strahlen and 
die Wärmemenge, die sich in ihm infolge der empfangenen Strah- 
lung merkbar machen wird, ist der Unterschied zwischen dieser 
und der ausgehenden Wärme. 



^aovGoOt^lc 



I. Buch. 

Die chemiche Technologie der Wärme 
und der Brennmaterialien. 



D.qil.zMBlG001^le 



sBBiGooi^le 



Die chemische Technologie der Wärme beschäftigt 
sich mit den technisch angewendeten Methoden zur Umwandlung 
der chemischen Energie in Wärme. 

Diese Umwandlung vollzieht sich im allgemeinen durch einen 
chemischen Vorgang, den man als Verbrennung bezeichnet und 
der in allen bisher zur technischen Anwendung gelangten Fällen in 
einer Oxydation be steht. Der hiezu erforderliche Sauerstoff ist entweder 
jener der atmosphärischen Luft, oder in Oxyden enthaltener Sauer- 
stoff, die dann gleichzeitig reduziert werden. In letzterer Zeit sind 
übrigens viel Erfolg versprechende Versuche gemacht worden, ent- 
weder reinen Sauerstoff im großen herzustellen oder aber sauer- 
stofFreichere Luft zu gewinnen, um hiedurch eine gesteigerte Wir- 
kung der Verbrennung zu erzielen. 

Jene Stoffe, deren Verbrennung technische Verwendung zur 
Wärmeerzeugung ßndet, heißen Brennmaterialien, Brenn- 
stoffe oder Heizstoffe. Dieselben werden hier gleichfalls im 
Zusammenhange besprochen werden. Sie kommen entweder so zur 
Anwendung wie sie die Natur darbietet (natörliche Brenn- 
stoffe) oder werden vor ihrer Anwendung gevrissen vorbereitenden 
Arbeiten oder Umwandlungen unterzogen (künstliche Brenn- 
stoffe). 

Wie schon erwähnt, ist der Zweck der Verbrennung die Um- 
wandlung der chemischen Energie in Wärme. Es wird daher 
nötig sein, einerseits die Methoden kennen zu lernen, mittels welcher 
wir die entwickelte Wärme messen können ; anderseits müssen 
wir aber auch jene Methoden besprechen, welche den Energie- 
vorrat des. Brennmateriales zu ermitteln gestatten. 

In ersterer Beziehung handelt es sich uns ausschließlich um den 
Energiefaktor der Wärme, also um die Messung hoher Tem- 
peraturen, da die Kapazitätsfaktoren — die spezifischen Wärmen — 
in den meisten Fällen bereits bekannt sind und daher nicht erst 
von Fall zu Fall bestimmt werden müssen. 

In letzterer Beziehung haben wir es mit den sogenannten 
Heizwertbestimmungen zu tun. Dieselben sind jedoch zwei- 



^aovGoOt^lc 



S8 AUgemeineB. 

erlei Art, je nachdem es sich um die Wärmemenge handelt, welche 
eine bestimmte Menge des Brennstoffes bei ihrer ' Verbrennung 
liefert, oder ob es sich darum handelt, die höchste Temperatur zu 
ermitteln, welche bei seiner Verbrennung theoretisch erreicht 
werden kann. 

Endlich wird es auch notwendig sein, den Verbrennungsvor- 
gang selbst näher zu studieren. 

Alles dieses bildet den ersten Teil dieses Buches. 

Hieran schließt sich dann als zweiterTeildieFeuerungalehre, 
d. i. einerseits die Kenntnis aller jener Vorgänge, welche die Ausnutzung 
der Verbrennungswärme begttnstigen, beziehungsweise die unver- 
meidlichen Wärmevetluste reduzieren, sowie die Besprechung der 
einzelnen Teile, und der verschiedenen Arten der technischen 
Feuerungen. 

Ein dritter Teil endlich wird anhangsweise die verschiedenen 
chemischen Mittel der "Wärmeentziehung, also die Kälteerzeugung, 
behandeln. 



^aovGoOt^lc 



Wärmemessung, Verbrennung und 
Brennmaterialien. 



I.Kapitel. 
Die Messung hoher Temperaturen (Pyrometiie). 

Temperaturmessungen sind für die Industrie von größter 
Bedeutung, weil einerseits zur Durchführung mancher Prozesse die 
Einhaltung bestimmter Temperaturgrenzen erforderlich ist, während 
anderseits eine erhebliche Überschreitung dieser Temperaturgrenzen 
eine beträchtliche Steigerung der Wärmeverluste, also einen unnötig 
großen Brennstoffverbrauch bedingt. 

Die zur Temperaturmessung dienenden Apparate heißen im 
allgemeinen Thermometer, doch werden jene derselben, welche 
zur Messung hoher Temperaturen benützt werden, gewöhnlich unter 
dem Namen Pyrometer zusammengefaßt. 

Zur Temperaturmessung sind die verschiedensten mit der 
Temperatur veränderlichen Eigenschaften gewisser Körper benützt 
oder doch in Vorschlag gebracht worden, wie Ändernngen der 
Länge oder des Volums verschiedener Körper, Druckänderungen 
von Gasen und Dämpfen, die Schmelztemperaturen verschiedener 
Körper, die Wärmeabgabe heißer Körper bei ihrer Äbkählung, das 
Lichtemmissionsvermögen, die Änderung des elektrischen Leitungs- 
widerstandes und des thermoelektrischen Verhaltens, die Wärme- 
leitung, etc. 

Wir wollen im folgenden nnr die wichtigsten der nötigen In- 
strumente in Kürze besprechen. 

1. Gewöhnliche Thermometer, bei welchen die schein- 
bare Ausdehnung einer Flüssigkeit (gewöhnlich Quecksilber, für 
niedere Temperaturen anch Alkohol) in Glas gemessen wird. Da 
die gewöhnlichen Thermometer nur bis in die Nähe des Siedepunktes 



^aovGoOt^lc 



40 



Di« HeMtuig hoher Temperatni 



des Quecksilbers (358*^ C bei Atraospbärendruck) gebraucht werdeo 
köimen, bedient man sich zur Messung von Temperaturen bis etwa 
500" C solcher Instrumente, welche über dem Quecksilber statt des 
Vakuums eine Füllung mit Wasserstoff oder Stickstoff enthalten. 
Bei ihrem Gebrauche muß man sie, um ein Zertrünmiern zu ver- 
meiden, sehr langsam anwärmen, d. h. nur allmählich in den Raum 
einsenken, desaen Temperatur gemessen werden soll. 

Für genaue Temperaturmessungen sind folgende Fehlet zu be- 
rücksichtigen : 

1. Ablesefehler; 

2. fehlerhafte Einteilung; 

3. Einfluß äußeren oder inneren Druckes ; 

4. Fehler wegen des vorstehenden Fadens ; 

5. fehlerhafte Bestimmung der Fundamentalpunkte oder Ver- 
schiebung derselben; 

6. Zurückbleiben oder toter Gang des Thermometers; 

7. Einfluß der Glasausdehnung. 

Von allen diesen Fehlerquellen wollen wir nur die wichtigsten 
kurz besprechen. Um Ablesefehler zu vermeiden, muß der vom Auge 
gegen die Quecksilberkuppe gerichtete Sehstrahl senkrecht zur 
Teilung stehen. 

Recht unangenehm für genaue Temperaturmessungen ist der 
Umstand, daß die Thermometer längere Zeit nach ihrer Anfertigung 
unrichtige Ablesungen geben, indem der Nullpunkt der Skala 
(der Eispunkt) eine scheinbare Verschiebung nach oben erleidet, 
während sie nach einer Ewäcmung auf hohe Temperaturen nur 
sehr langsam — oft erst nach Monaten — in ihre ursprüngliche 
Lage zurückkehren, eine Erscheinung, die man als Depression 
oder thermische Nachwirkung bezeichnet. Man hat erkannt, 
daß diese Erscheinung mit der Zusammensetzung des Glases in 
innigem Zusammenhange steht, *) wie folgende Zahlen zeigen : 



Deprea- 
Blon 


SIO, 


A1,0, 


CaO 


MgO 


PbO 


K,0 


N.,0 


0" 


50-83 


1-04 


0-52 




27-98 


11-08 


_ 


008 


72-04 


2-42 


8-20 


— 


— 


1-63 


16-32 


0-09 


65-42 


0-93 


13-67 


— 


— 


19-46 


— 


0-09 


69-04 


0-89 


12-21 


— 


— 


18-52 


— 


010 


56-74 


0-66 


0-18 





29-86 


12-48 





O'U 


65-00 


2.04 


13-58 


_ 




19-51 


0-07 


012 


72-09 


1.45 


11-20 


0-12 


- 


1-88 


13-Jl 



sr, Sitzber. d. Berl. Akad. d. W. 1 



^aovGoOt^lc 



Die MesgiMig hoher Tempeiatnr 



"r- 


SiO, 


A],0. 


CaO 


MgO 


PbO 


K,0 


Na,0 


015 


6952 


3-86 


9-13 


0-71 


_ 


3-07 


13-77 


0-20 


64-48 


1-48 


5-68 




12-71 


3-55 


12-81 


0-24 


7029 


2-29 


9-55 


— 




14-61 


2-48 


0-31 


75-65 


1-34 


6-11 


— 


— 


5-68 


11-60 


0-35 


74-72 


1-35 


9-10 


_ 


— 


5-86 


9-03 


0-36 


66-42 


3-35 


10-70 


0-30 


— 


14-55 


4-67 


0-37 


66-55 


1-31 


13-37 


— 


— 


15-50 


3-07 


0-40 


63-47 


1-77 


10-10 


— 


— 


12-24 


11-95 


0-40 


61 1-06 


1-14 


10-21 








3-52 


24-45 


0-48 


68-30 


1-28 


10-41 


_ 


— 


8-27 


12-08 


061 


70-29 


2-49 


8-68 


_ 


_ 


12-06 


5-38 


0-66 


72-44 


1-60 


9-23 


— 


— 


11-29 


6-00 



Ebenso fand Wiebe:*) 



DepreB- 

aiou 


SiO, 


F-0. 


AI.O, 


CaO 


MbO 


M.,0. 


4>,0, 


K,0 


Na,0 


0-04« 


64-45 


0-81 


12-36 


0-22 


Spur 


0-89 


20-09 


0-86 


0-15 


64-66 


0-53 1 0-24 


13-38 


0-27 


Xi 


0-87 


18-89 


1-48 


0-16 


49-49 


0-35 


1-20 


0-67 


3390 
M.,0, 


— 


12-26 


1-64 


0-38 


64-49 


0-61 


(1-42 


1 1-56 


0-3K 


0-77 


»-3h 


17-14 


3-76 


0-38 


68-6» 


0-53 


2-37 


7-36 


0-36 


0-34 


Spur 


3-56 


16-89 


0-40 


69-58 


0-46 


2119 


7-9« 


0-3» 


Spur 


»-27 


3-9-; 


15-36 


0-44 


66-53 


»43 


2-1 H 


9-44 


11-21 


Spur 


»-74 


3-95 


16-15 


0-65 


66-74 


0-30 


0-21 


8-68 


(V22 


0-OH 


Spur 


10-57 


12-72 


0-07 


7(H) 




— 


16-6 


_ 


— 


— 


13-5 


— 


0-07 


7(HI 


— 


— 


1511 


— 


— 


— 


— 


ln(] 


1-06 


66-0 


— 


— 


6-0 


~ 


~ 


~ 


14-0 


14-0 



Weitere zahlreiche von Abbe and Schott in Jena im Ver- 
eine mit der kön. Normal-Aichungskommission in Berlin angestellte 
Versuche führten zu dem gleichen Ergebnisse. Hienach zeigen reine 
Bleikali-, Kalikalk- oder Natronkalk-Gläser die geringste Depression, 
während dieselbe wächst, wenn die Gläser Kali und Natron neben- 
einander enthalten. 

*) Silzber. d. Berl. Akad. d. W. 1884; 11, p. 843; 1885, 11, p, 1021. 



^aovGoOt^lc 



42 I^ie MewoDg hohei TempenKtareD. 

Nach diesen Beobachtungen wird von Schott und Genossen 
in Jena ein Normalthermometerglas von nachstehender Zu- 
sanunensetzung hergestellt: 

Kieselsäure 67 "/o 

Borsäure 2 „ 

Tonerde SO „ 

Kalk 7 „ 

Zinkoxyd 7 „ 

Natron 14-5 „ 

Dieses Glas zeigt nach vorherigem Erwärmen auf 100" C eine 
vorübergehende Erniedrigung des Nullpunktes um nur OGö" bis 
0060 c. 

Jedenfalls empfiehlt es sich, die Lage des Nallpunktes der zu 
benutzenden Thermometer öfter zu kontrollieren. 

Zur Korrektur der Thermometerableaung, wegen 
des herausragenden Fadens, kann umstehende Tabelle von 
Thorpe dienen. 

Die Korrektur erfolgt mittels der Gleichung: 
T = t 4-0-000 148 n (t — t'), 
worin : 

T ^ korrigierte Temperatur, 

t ^ beobachteter Thermometerstand, 

t' = mittlere Temperatur des herausragenden Quecksilberfadens, 

n ^ Länge des herausragenden Fadens in Graden des Thermo- 
meters gemessen. 

0-000 148 ist ein empirischer Koeffizient, der sieh dem schein- 
baren Ausdehnungskoeffizienten von Qoecksilber in Glas (0000 154) 
nähert. 

2. Graphitpyrometer und Metallpyrometer. Diese 
Instrumente sind trotz ihrer Mängel ziemlich verbreitet. Sie beruhen 
darauf, daß sich zwei verschiedene feste Körper bei einer gleichen 
Temperaturerhöhung ungleich stark ausdehnen; sie messen also 
den Unterschied der Ausdehnung zweier verschiedener fester Körper. 

Von den hieher gehörigen Pyrometern ist namentlich das 
Graphitpyrometer sehr verbreitet, obwohl es durchaus nicht 
genügende Verläßlichkeit besitzt, wie folgende Tabelle zeigt,*} in 
welcher t die Ablesung am Pyrometer, t aber die mittels des 
Weinhold sehen Kalorimeters bestimmten Temperaturen angibt: 

") C. H. Bolz, ,Die Pyiometer", p. 13 ff. 



^aovGoOt^lc 



Die MeuuDg holier Temperataren. 









STCOieftt-OiltDOiftO 






-"«■^tDt-OiOCqiOrtltOC-OlOT^TOTjl« 



OOOgOQOOOOOOOQQOOOO© 



i-KNcoTiniStDt-cccnO'-S 






Q^^O.ncO^t-QOCOClOlOCl'-' 



Jl M t- i~i tO O T 



OOO v'T'T^ 



ÖÖC 



öööööööööööc 



rH eo-^o t-oi 



ööööööööcööc 



OOOOOOOOOOOOOOOC 



D.qit.zeaOvGoOt^lc 



Die Measnng^ hoher Tempeifttnren. 



t 


< 


t 




t 


T 


t 


^ 


604 


500 


775 


673 


869 


653 


888 


555 


660 


512 


814 


635 


873 


524 


906 


655 


736 


520 


818 


667 


874 


671 


909 


663 


756 


585 


835 


561 


876 


694 


935 


576 



Überdies gehen diese Pyrometer nach erfolgter Abkühlung 
nicht mehr ganz auf die Lufttemperatur zurück, sondern zeigen 
dann eine um 20" bis 60" höhere Temperatut, und dieser Fehler 
steigert sich mit der Zeit immer mehr, so daß drei von Beckert 
untersuchte Graphitpyrometer, welche nur erhitztem Gebläsewind 
ausgesetzt waren, der nie 500" C erreichte, im Verlaufe von zwei 
Monaten über 800" C zeigten, ja den Nullpunkt der Skala über- 
schritten und noch bis etwa 200" darüber stiegen. Eine noch 
weitere Steigerung wurde nur dadurch verhindert, daß der Zahn- 
bogen, welcher die Ausdehnung auf den Zeiger überträgt, hier sein 
Ende erreicht hatte. 

Ganz ähnliche Fehler zeigen auch die Metallpyrömeter. So 
erhielt W e i n h 1 d*3 bei drei derartigen Pyrometern im Vergleiche 
mit dem Luftpyrometer folgende Abweichungen: 

a) Pyrometer von Gauntlett (Eisen-Messing): 



Ernte Versachsreihe 11 Nach längerem Gebrauche { 


Lnftpyrometer 


^XZ 1 Ln,.p„.»...r 


Qauntlett- 
Pyrometer 


507" 
13 
328 
633 
227 
330 
20 


325» 407» 

— 10 20 
162 319 
362 441 

98 12 
170 471 

— 10 348 

12 



310» 

10 
200 
308 
8 
345 
220 
6 
- 2 



•) Programm d. kgL Gewerbedchule in Chemnitz, 1873. 



^aovGoOt^lc 



Die Mesaaug hoher Temperataren. 
J Bock's Pyrometer {Eisen und Messing); 



Luftpyrometer Bock's Pyrometer Luftpyrometer Bock's Pyrometer 



472 
626 
636 



126' 
245 
250 



347" 
478 
566 
716 



c) Oechsle's Spiralpyrometer (Platin-Silber): 



Lnftpyrometer 


Oechsle's 
Pyrometer 


Luftpyrometer 


Oechsle's 
Pyrometer 


277« 
272 
273 
311 
362 
404 


326« 
315 
310 
338 
372 
401 


267« 
15 
316 
362 
494 



275« 
— 7 
336 
381 
476 
— 62 



Ein eigentümliches Instrument dieser Art ist das Meldometer 
von Joly (Proc. Roy. Irish. Acad. II, 1891), das, wie der Name 
besagt, zu Sehmelzpunktsbestimmungen dient, also Her eben^nar 
erwähnt werden kann. 

3. Pyrometer vonWedgewood. Es beruht auf der Messung 
der Zusammenziehung („Schwindung") eines Tonzylinders, der 
sich, nachdem er der zu messenden Temperatur 
ausgesetzt war, wieder zur gewöhnlichen Tempe- 
ratur abkühlte. Es wird hier also nicht die ther- 
mische Ausdehnung, sondern die Volumsverringerung 
des Tones gemessen, welche aus einer Veränderung 
desselben bei hohen Temperaturen resultiert. 
1* entspricht einer Zusammenziehung um 53^71 der 
ursprünglichen Dimension. Der Nullpunkt des 
Pyrometers entspricht der Temperatur, hei welcher 
vollständige Entwässerung des Tones eintritt — 
etwa 600" C. Die Kontraktion der Tonzylinder 
wird gemessen, indem man dieselben zwischen 
zwei geteilte, unter einem gewissen Winkel gegen- 
einander geneigte Lineale steckt (Fig. 1). 

Diese früher sehr beliebten Pyrometer finden heute kaum mehr 
eine Anwendung, weil sie bei geringen Schwankungen in ihrer Zu- 



Fig. 1. 



^aovGoOt^lc 



46 Die-Messnof; hoher TemperftlureD. 

samtaensetzung sowie in der Art ihrer Erzeugung und Entwässerung 
sehr abweichende Temperaturangaben liefern. Überdies sind diese 
Angaben durchaus nicht jenen des Luftpyrometera proportional, 
das heute als Normalthermometer gilt. So fand H, Le Chatelier: 
Luftthermometer "C: 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400. 
Wedgewoodpyrometer : 20, 30, 70, 130, 152, 160. 

In keramischen Fabriken kann jedoch das diesem Pyrometer 
zu Grunde liegende Prinzip auch heute noch mit Vorteil benützt 
werden, wenn es sich nicht um wirkliche Temperaturmessungen, 
sondern nur darum handelt, eine gewisse beabsichtigte Temperatur 
einzuhalten. In Frankreich verwendet man zu diesem Zwecke kreis- 
förmige Kuchen von 5 cm Durchmesser und 5 mm Dicke, die ein- 
fach ohne vorheriges Anfeuchten aus der Tonmasse gepreßt und 
dann gebrannt werden. 

4. Gas- oder Luftthermometer. Sie beruhen auf dem 
Boyle-Gay-Luasac'schen Gesetze und gelten gegenwärtig als 
Normalinstrumente, mit denen alle anderen verglichen werden. Ihre 
Anwendung kann in zwei verschiedenen Weisen erfolgen, die auf 
nachstehenden Prinzipien basieren. 

Hat man ein vollkommenes Gas, das bei der absoluten Tem- 
peratur T und dem Drucke P das Volumen V einnimmt, so gilt 
bekanntlich das Gesetz: 

PV = nRT, 
(worin n die Anzahl der im Volum V enthaltenen Mole des Gases 
bedeutet). 

Bringt man dieses Gas auf eine andere Temperatur T,, 
während sein Volum konstant bleibt, so hat es nun den Druck 
P, und es ist: 

P,V = nRT„ 
woraus folgt: 



Tj__Pl 
T — p. 



oder 



T ~ P 
Man kann also auf diese Weise die Temperaturänderung durch 
die Änderung des Druckes messen. 

Ändert man hingegen die Temperatur des Gases von T auf 
Ti , während der Druck P konstant bleibt, so wird das Volum des 
Gases V^ werden und man hat daher: 
PV, =nRTi. 



^aovGoOt^lc 



Die Hewuiig hoher Temperntar 



Ti — T _ V, — V 
T ~ V 

Hier wird also die Temperataränderung durch die Volums- 
änderang gemessen. 

Als Thermometerkörper dient ein vollkommenes Gas (Stick- 
stoff, Wasserstoff oder Luft), das in einem Creiaße von möglichst 
unveränderlichem Volum eingeschlossen ist. Die Skala ist die 
Celsius'sche, als Nullpunkt dient der Eispunkt. 

Temperaturen zwischen 0" und 100" C mißt man gewöhnlich 
mit einem Thermometer von konstantem Volum. Über 100" C 
steigt aher der Druck so stark, daß die Widerstandsfähigkeit des 
Pyrometers gefährdet werden könnte, weshalb man für solche Tem- 
peraturen Instrumente mit konstantem Drucke anwendet. Mißt man 
den Druck in Atmosphären, so ist bei Anwendung der ersten Methode 

t = (P — 1).273, 
während für die zweite Methode gilt 

V, —V 

t = -!^y— .273. 

Bis zu Temperaturen von etwa 500" C kann das Thermometer- 
gefäß ans Glas hergestellt sein, bei höheren Temperaturen aber 
nicht mehr, weil das Glas dann schon erweicht. Man hat da zu- 
nächst Flatinge^e versucht; aber bei Anwendung der zweiten 
Methode benützt man zur Füllung meist Wasserstoffgas, und Platin 
wird bei hoher Temperatur für dieses Gas durchlässig. Porzellan- 
ge^ße können ohne jede Gefahr des Erweichens bis 1000" und selbst 
höher benutzt werden ; sie müssen aber, um sie für Gase undurch- 
lUssig zu machen, innen glasiert sein ; leider sind sie sehr zerbrechlich. 

Um den Fehler zu vermeiden, der dadurch entsteht, daß sich 
die Menge des eingeschlossenen Gases zufolge der Permeabilität 
des Gefäßmaterial es ändert, kann man sich eines von Becquerel 
angegebenen Kunstgriffes bedienen. Derselbe besteht darin, daß man 
in das Volum V des Pyrometers, welches Gas von der zu messenden 
Temperatur T unter dem Drucke P enthält, noch ein weiteres Gas- 
quantum hineinpreßt und den zu diesem Zwecke erforderlichen 
Druck mißt. Unmittelbar vor der Hinzufügung dieser Gasmenge 
hat man im Apparate n Mole Gas vom Volumen V unter dem Drucke 
P und von der zu messenden Temperatur T, also 



^aovGoOt^lc 



4S Die UeuDDg hoher Temperaturen. 

P.V = 11.R.T. 

Man fQgt nun das bei t und p gemessene Gasvolam v hinzu, 
für welches gilt 

p,v = n',R.t. 

Nach dem Hineinpressen dieser Gasmenge hat man nun in 
dem konstant gebliebenen Volum V des Apparates Gas von der zu 
messenden Temperatur T unter dem Drucke P', also : 

P'.V = (n + n')R.T, 
and daher 

P.V , P^ _ P'-V 
T "^ t ~ T ■ 

In diesem, von n und n' unabhängigen Ausdrucke ist nur T unbe- 
kannt. Wir erhalten somit 

T_ (P' — P).V 



T = <P'-^)-^t. 
p.v 

Die Anwendbarkeit dieses Kunstgriffes beruht darauf, daß die 
Messung und Einführung des aditionellen Gasquantums höchstens 
eine Minute erfordert, so daß der in so kurzer Zeit durch die Per- 
meabilität des Gefäßes verursachte Fehler so klein ist, daß er ver- 
nachlässigt werden kann. 

Der einzige Fehler, der dem Apparate anhängt, liegt in der 
nicht genau bekannten Ausdehnung des Pyrometergefäßes bei hoher 
Temperatur. 

Ein sehr zweckmäßiges und für die Praxis völlig geeignetes 
Instrument dieser Art, mit dem man nur wegen der Zerbrechlich- 
keit des Porzellangefaßes etwas sorgfältig umgehen muß, wurde von 
J. Wiborgh konstruiert. Fig. 2 bis 3 zeigt dasselbe in der älteren 
Ausführung. Die Thermometerkugel V, welche ungefähr 12 cm 
Inhalt besitzt, geht in eine Porzellanröhre von 20 mm äußerem und 
0'5 mm innerem Diameter über, so daß letztere als Kapillarrohr 
betrachtet werden kann. Diese Röhre, welche auf die übrigen Teile 
des Instrumentes aufgesetzt werden kann, muß eine bedeutende 
Festigkeit haben, weshalb auch die Fleisehstärke groß ist. Die Röhre 
ist in die Metallhülse A eingekittet, die mittelst Holländerve rschraubung 
an dem Metallzylinder H' befestigt werden kann, wodurch die Ver- 
bindung derselben mit dem Manometer BV'B' hergestellt wird. 



^aovGoOt^lc 



Die Mesanng liolur Temperataren. 



40 



Die Glasröhre, aas welcher das Manometer besteht, wird bei 
m auf eine Länge von 10 mm etwas weiter (Vb hia 2 mm), worauf 
eine größere Erweiterung folgt, welche das Luftvolum V enthält, 
das bei der Temperaturbestimmung in die Thermometerkugel ein- 
gepreßt werden soll und welches passend -^ des ersteren beträgt. 
Bei m' mündet a' in die längere Manomd«rtöhre B' mit etwa 
2 mm innerem und 8 mm äußerem Duicbmesser, die sich nach 
abwärts verlängert und nach einer Biegung mit dem mit Queck- 
silber gefüllten eisernen Gefäße K in Verbindung steht. Dieses 
Gefäß hat einen Deckel aufgeschraubt, weichet zur Führung der 
Schraube S dient, mittels welcher ein zweiter eiserner Deckel hin 
und her bewegt werden kann, der un- 
mittelbar auf das Quecksilber drückt. 

Die Schraube S wird mittels der 
Metallschraube S' gedreht, welche nur 
leicht auf das zapfenförmige Ende der 
Schraube gesteckt ist, so daß die Scheibe 
leicht abgenommen werden kann. Hie- 
durch soll verhindert werden, daß durch 
unachtsame Handhabung das Queck- 
silber durch die Manometetröhre B in 
die Thermometerkugel getrieben und 
das Instrument beschädigt werde. Zum 
weiteren Schutze gegen ein derartiges 
Vorkommnis besitzt die Röhre B un- 
mittelbar ober m eine zweite ganz kleine 




Fig. 8. . 
<Nach Jüptner: 
Untera. der Pene- 

TOOgBUllagVIt.) 



(N&eh Jflptn 



Fiff. 2. 

: UnterB. der Feaerungaanlugen.) 



kugelförmige Erweiterung, die mit Asbest gefüllt ist, welche ein 
weiteres Steigen des Quecksilbers verbindert. 

Zum Schutze gegen Beschädigungen ist die Manometerröhre 
in ein kleines rechteckiges Metallkästchen, D, eingelassen, welches 
vorn mit der Glasscheibe G verschlossen ist. Die längere Mano- 
jneterröhre B' reicht durch das Kästchen längs der Metallröhie F 



;aptn< 



, Oham. Tsebnologla ä, Energlea 



sasiGoOi^le 



50 IHe M«unDg hoher Ttinperatureii. 

nach aufwärts. Die Metalliöhre enthält den Holzzylinder 0, welcher 
mittels des Knopfes 0' gedreht werden kann und auf welchem die 
Skala befestigt ist. Um letztere sichtbar zu machen, besitzt die 
Metallröhre P neben der Manometerröhre einen Schlitz. Durch 
Drehung des Skalenzylinders kann die richtige, d. h. die dem Baro- 
meterstande entsprechende Skala zum Manometenohre gebracht 
werden. Um das Eindringen von Staub in die offene Manometer- 
röhre B' und die Verunreinigung des Quecksilbers zu verhindern, 
wird etwas Baumwolle in deren oberes Ende gesteckt, über welches 
man ein Glasdach hängen kann. 

Wenn das Luftvolum V,' ebenso warm ist, wie die Thermo- 
meterkugel und das Quecksilber bis zur Marke m gedrückt wird, 
steigt dasselbe, wie früher gesagt, in der Manometerröhre K' auf 
eine gewisse Höhe, welche den, dem Barometerstande entsprechenden 
Nullpunkt des Instrumentes bezeichnet. 

Um zu erfahren, welche Skala die richtige ist, braucht man 
daher den SkalenzyUnder nur so zu drehen, daß jene Skala neben 
der Manometerröhre steht, deren Nullpunkt mit dem oben erwähnten 
Quecksilb erstände zasammenfällt. Sollte jedoch das Instrument so 
angebracht sein, daß V wärmer als V ist, so ist es natürlich nicht 
möglich, auf diese Weise die richtige Skala zu ermitteln. 

Um in diesem Falle nicht ein besonderes Barometer anwenden 
zu müssen, ist an der Manometerröhre eine dritte, in die Kugel 
Q' endigende Röhre Q angebracht, welche nach unten in die gemein- 
same Röhre R ausmündet. Beim Einpressen des Quecksilbers in 
das Manometer steigt es natürlich auch in die oben genannte Bohre 
Q und erreicht für den Nullpunkt des Instrumentes ein gewisses 
Niveau, bei welchem die Marke r eingeritzt ist. Hier ist wieder 
dasselbe Prinzip angewendet, wie beim ganzen Pyrometer, 'nämlich, 
daß ein bestimmtes Luftvolum in ein anderes hineingepreßt wird ; 
denn wenn die Röhre Q und die Kugel Q' gleiche Temperaturen 
haben, kann der Nullpunkt des Pyrometers mit Zuhilfenahme der 
Marke r bestimmt werden, wenn auch V wärmer als V ist. 

Um den unteren Teil der Porzellanröhre A, welche die Thermo- 
meterkugel enthält und daher gebrechlicher ist, namentlich gegen 
rasche Temperaturschwankungen, aber auch gegen Stöße einiger- 
maßen zu schützen, ist derselbe mit Asbestschnur umwickelt. 
Der obere Teil derselben bleibt jedoch frei. 

Zum Einkitten der Pyrometer- und Manometerröhre in ihre 
respektiven Metallhülsen dient ein Kitt, welcher durch Mischung 
von fein geriebenem Bleioxyd (Glätte) mit soviel Glyzerin erhalten 
"wird, daß die Masse ziemlich dick ist. Dieser Ritt erhärtet schneit 
(in einigen Stunden), dichtet ausgezeichnet und verträgt eine Er- 



^aovGoOt^lc 



Die Ueraang hoher Temperotor 



bl 



hitzung bis ungefähr 250" C, bevor er sich zersetzt. Um eine 
Verstopfung der Kapillarröhre beim Kitten zu vermeiden, vereinigt 
man beide Röhren mittels eines in dieselben gesteckten Metall - 
draht«s, hierauf entfernt man die Enden der Röhren etwas aus den- 
Metallhülsen und bestreicht sie mit einer Lage Kitt. Nach Verlauf 
von ungefähr einer halben Stunde entfernt man den überflüssige» 
Kitt au9 der Hülse und zieht den Metaltdraht heraus.*) 

Um die Gebrechlichkeit des Instrumentes zu verringern und 
seine Handhabung zu vereinfachen, hatWiborgh das Quecksilber- 
manometer durch ein Federmanometer ersetzt (Fig. 4 und 5). Das 
Instrument steckt in einer runden Metalldose mit starkem Boden 
(a), an welchem das porzellanene Pyrometerrohr (r V) in gleicher 
Weise, wie beim früheren Instrumente angeschraubt ist. Im Inneren 
der Dose ist ein linsenförmiges Metallgefaß V, das sieh vollkommen 
zusammenpressen läßt, nach Aufhören des Druckes aber seine 
ursprüngliche Gestalt wieder einnimmt, angeordnet. Auf der der 
Platte a entgegengesetzten Seite des Gefäßes ist eine Metallplatte b 
mit zylindrischem Zapfen d befestigt, die ebenfalls mit einem 



(Nach JUptuer: FortBchritl« io 

hUtten-Labora tori a m .) 

Kapillarrohre versehen ist. Da nun auch das linsenförmige Gefäß 
diesen beiden Kapillaren entsprechende Öffnungen besitzt, stehen 
V und V untereinander und mit der äußeren Luft in Verbindung, 
Der an der Metalldose befestigte, mit der Welle e drehbare 
Metallbügel f dient zum Zusammenpressen des Gefößes V^. Zu 
diesem Zwecke ist die Welle mit einem kurzen Hebelsanne k ver- 
sehen, der auf einen Stab s wirkt. Bei Drehung der Welle geht 
derselbe nieder, verschließt die Öffnung des Haarröhrchens und 

*) Näheres Über die Handhabung des iDstrumentes und eine hiebei zu 
barückiicbü^nde EorrektnT, siehe JUptner: „Die Untersaehung der Feuerungn- 
aulageu'', p. 225—244, nud , Fortachritte im Eiseahatlenlabontoriam", 1, 
p. 143-160. 



^aovGoOt^lc 



52 1^ lletiaag bober Temperatiueti. 

drückt den Zapfen d mit der Platte b nieder, wodurch das linsen- 
förmige (ieiäS V 80 zusammengepreßt werden kann, daß alle vorher 
in demselben befindliche Luft in die Kugel V des Pyrometers 
eintritt. 

Das Haarröhrchen des Zapfens d ist mittels eines feinen Blei- 
rohres m mit einer Manometerfeder verbunden, die in gewöhnlicher 
Weise mittels Zahntibersetzung die durch den vermehrten Druck 
verursachte Bewegung der Feder auf den Zeiger Z überträgt. 

Die Drehung der Welle e wird mittels eines gabelförmigen 
Hebelsarmes G und des daran angebrachten kleinen Griffes L 
bewerkstelligt. 

Wenn keine Temperaturmessung vorgenommen wird, stehen 
die Luftvolumina V und V mit der äußeren Luft in Verbindung 
und der Stab s verschließt die Haarröhrchenmündung nicht. Zu 
diesem Zwecke dient eine (in der Figur nicht sichtbar) Spiralfeder, 
die den Hebel in der aus Fig. 4 ersichtlichen Stellung festhält. 

Die Temperaturskala des Instrumentes gilt für eine Lufttem- 
peratur von 0" C. Beträgt dieselbe t*, so braucht man nur das 
Luftvolum, welches in die Pyrometerkugel eingepreßt werden soll, 
auf (l-i-at)V' zu vergrößern, um denselben Wert zu erhalten, 
als wenn t ^ 0" wäre. 

Eine Änderung des Barometerdruckes H wirkt in entgegen- 
gesetztem Sinne, so daß V um so kleiner werden muß, je höher 
derselbe steigt, wenn der Wert ungeändert bleiben soll. Temperatur- 
und Barometerstand stehen hiebei, entsprechend dem Boyle- 
Gay-Lussa c'schen Gesetze, in einem ganz bestimmten Verhältnisse 
zueinander, so daß beispielsweise bei einer Vermehrung des Baro- 
meterdruckes um 78 mm das Volum V um so viel kleiner werden 
muß, als wenn die Temperatur um 30" gesunken wäi-e. Es kann 
somit eine einzige Skala zur Reduktion des Volums V dienen. 

Um dies zu erreichen, ist der Zapfend von einem beweglichen 
Ringe g umgeben, dessen äußere Endfläche eben und von dem 
elastischen Gefäße V gegen den Bügelvorsprung f angepreßt wird, 
während die entgegengesetzte Fläche die Form eines Schraubenge- 
windes bat und in ein entsprechendes Gewinde des Zapfens nahe 
der Platte b eingreift. Durch Drehung des Ringes g wird die Metall- 
platte gehoben oder gesenkt, wodurch eine Volomsänderung des 
Gefäßes V hervorgerufen wird. Diese Bewegung des Ringes g er- 
folgt durch Drehen des mit ersterem durch die Stäbe n und o ver- 
bundenen Deckels des Instrumentes. 

Das Zifferblatt des Instrumentes enthält außer der Temperatur- 
skala (0" bis 1400" C) noch das kleine Aneroidbarometer Q, das 
Thermometer P sowie die (von 690 bis 790 mm reichende) Skala 



^aovGoOt^lc 



Die UeHong höbet Tcmperatoren. 53 

zur Korrektur des Barometerdruckes. An letztere anliegend ist auf 
dem Kinge E eine Temperaturskala angebracht, mit deren Hilfe 
die Temperaturkorrektion ausgeführt wird. Um die Korrektur wegen 
Temperatur- und Barometerstand zu bewirken, d. h. das Instrument 
auf die am Thermometer P abgelesene Lufttemperatur t und den 
am Aneroid Q beobachteten Barometerstand einzusteüen, braucht 
man nur den Ring E so zu drehen, daß die betreffenden Tempe- 
ratur- und Luftdruckmarken beider Skalen koinzidieren. 

Soll eine Temperaturme asung ausgeführt werden, so wird zuerst 
der Bing E in die richtige Lage'gedrebt, d. h. das Instrument auf 
Lufttemperatur- und Barometerstand eingestellt, worauf man den 
Knopf L so weit nach vorn zieht als möglich ist und bis der 
Zeiger Z stehen bleibt. Hiedurch wird der Stab s niedergedrückt, 
schließt .die Öffnung des Haarröhrchens und preßt den Zapfen d 
mit der Metallscbeibe b nieder, das Gefäß V aber zusammen, so daß 
die darin enthaltene Luft in die Pyrometerkugel V eintritt. Der 
so erhaltene Luftdruck wird durch die Bleiröhre m auf die Mano- 
meterfeder übertragen. Letztere verändert hiebei ihre Lage und 
bewegt den Zeiger Z. 

Nach Ablesung der Temperatur gibt man den Knopf L wieder 
frei, der nun, teils infolge der Elastizität des Gefäßes V, teils durch 
die um die Welle e gelegte Spiralfeder zurückspringt, während 
sich der Zeiger auf Null einstellt. Die Messung, die von jedermann 
vorgenommen werden kann, ist in wenigen Augenblicken vollendet. 

Der den Knopf L tragende, gabelförmige, federnde Hebelsarm G 
kann leicht vom Wellenzapfen gelöst und entfernt werden, wodurch 
die Benützung des Instrumentes durch Unberufene verhindert wird. 
Um die Zerbrechlichkeit des Porzellanrohres zu verringern und 
dasselbe unmittelbar hohen Temperaturen aussetzen zu können, ohne 
ein Zerspringen befürchten zu müssen, ist dasselbe mit Asbest 
umwunden und in ein Eisenblechrohr verpackt, das noch mit einer 
leichten Umhüllung aus Schamotte, Quarz und ungebranntem Ton 
versehen ist. 

Beide Konstruktionen des W i b or g h'schen Luftpyrometera 
können von Dr. Geissler's Nachfolger in Bonn bezogen werden. 

Von anderen filr die Praxis geeigneten Luftpyrometern mögen 
jene von K. V. Karlander (zu beziehen von Otto Meyerson 
in Stockholm) und von A. Sieger und Walter Dürr {zu be- 
ziehen durch Alphons Custodis in Düsseldorf) erwähnt werden. 

Das Luftthermometer wird nicht nur in der Praxis, sondern 
auch, und zwar in hervorragendem Maße, zur Gradaierung anderer 
Instrumente durch Vergleichung mit demselben benützt. Zu diesem 
Zwecke wurden mittels desselben eine Reihe sehr genauer Tempe- 



ra oyGoOt^lc 



54 l^e U«9Btu>f hoher Temperatnnn. 

raturbeätimmttngen ausgeführt, von denen folgende mitget^lt werden 
mögen : 

Siedepankt von Naphthalin 218" C | . ^ 

„ Quecksilber 357« „ '" ^"P* 

„ Schwefel 445» „ I g^n^essen 

„ „ „ (nach Regnault) 448* „ MeaHungdesGefBße» 

„ „ Zink 921'* „ (im Metall freweMwn) 

Schmelzpunkt von Cadmium .... 3217'' C 

„ „Blei 326-9" „ 

„ „ Zink 419-0» „ 

„ „ Antimon .... 630-6" „ 

„ p Aluminium .... 657" „ 

„ „ Silber (in Luft) . . 955" „ 

n „ (rein) . . . 961-5<* „ 

„ Gold 1063-5" „ 

r, „ Kupfer (in Luft) . 1064-9" „ 

„ ,. „ (rein) . - 1084-1" „ 

Auch wurde die spezifische Wärme des Platins zwischen 0® und 
1200* C kalorimetrisch zu 

c^' = 0317 +0 000 006 t 
ermittelt, wobei t mittels Luftpyrometer bestimmt wurde. 

In neuester Zeit hat Daniel Berthe- 
lot*) den durch die Permeabilität und die 
Ausdehnung des Gußmateriales verursachten 
Fehler in äußerst sinnreicher Weise dadurch 
eliminiert, daß er auf optischem Wege die 
Dichte der unter Atmosphärendruck erhitzten 
Luft bestimmte und aus dieser mittels der 
Gasgleichung die Temperatur berechnete. Es 
würde zu weit führen, diese, für praktische 
Temperaturmessungen bisher nicht geeignete 
Methode genauer zu beschreiben ; wir wollen 
nur erwähnen, daß er auf diese Weise unter 
anderen 

Iden Schmelzpunkt des Silbers zu , 962" C 
„ „ Goldes zu . 1064* „ 

Fig. G. fand, was mit den oben mitgeteilten Werten 

(NacbJüpti]er:D[e Unter- sehr genau übereinstimmt. 
Buchung TonFeueranpisn- 5^ Thalpotasimeter von Kling- 

hammer (Fig. 6). Dieses bis zu Tempeta- 



lageo.) 



•) Ann. chim. phya. (7 eme Serie) 8«, p. 68—1*4 (1902). 



^aovGoOt^lc 



Pynwnetrie. 55 

turen in der Kähe von 800" C brauchbare Instrument mißt die Dampf- 
spannung verschiedener FlüsBigkeiten. Es besteht aus einem ßobre, 
das die Flüasigkeit enthält, und aus einem Manometer. Man benutzt 
zur Füllung 

flüssige Kohlensäure von — 65" bis -f- 12-5''C 

„ schweflige Säure ....-..„ — 10" „ 4-100"C 

wasserfreien Äther „ + 36" „ -j- 120* „ 

destilliertes Wasser „ +100" „ 4-226" „ 

schwerflüchtige Kohlenwasserstoffe . . „ -f- ^16° v + 360" „ 
Quecksilber „ + 35''" n + 780" ^ 

Letzterer Körper ist besondere gut gewählt, da seine Moleküle 
nur aus einzelnen Atomen bestehen, also die innere Arbeit hier 
sehr einfach ' ist. 

Auch bei diesen Pyrometern muß man das Einsenken in den 
Raum, dessen Temperatur gemessen werden soll, sehr langsam vor- 
nehmen, um das Instrument nicht zu gefährden. 



^ II. Kapitel. 

PjTOmetrie (Fortsetzung). 

6. Pyrometer, bei welchen die Schmelzfaarkeit ver- 
schiedener Körper zur Messung der Temperaturen 
benützt wird. 

Alle auf der Schmelzung von Körpern bekannten Schmelz- 
punktes basierenden Pyrometer haben den Nachteil, daß sie nur 
konstante oder steigende Temperaturen, beziehungsweise Temperatur- 
maxima zu bestimmen gestatten, während es auf diesem Wege un- 
möglich ist, auf und ab gehende Temperaturschwanknngen zu ver- 
folgen, was ja für die Technik oft wichtig ist. 

a) Princep'sche Legierungen, 

Es sind dies Legierungen voii Gold und Silber, beziehungs- 
weise von Gold und Platin, deren Schmelzpunkte von Erhard und 
Schertel mittels Luftpyrometer bestimmt wurden. Diese Bestim- 
mungen ergaben :*) 

Gold-Silber-Legierungen : 

lOOVo Silber — "/„ Gold Schmelzpunkt = 954" C 
80 „ „ 20 „ , „ = 975" „ 

*) Jahrb. r. d. Bg.- d. Htt-Wesen im Egr. Sachsen, 1BT9. 



^aovGoOt^lc 



607. 


Silb«r 40"/, 


Sold 


Schmelzpunkt 


= 996« C 


40„ 


60, 


„ 


, 


= 1020" , 


20» 


80, 


„ 


, 


= 1046« , 


-" 


, lOO, 


, 


, 


= 1075» , 




Gold-Piatin-L 


egierungen 




100% 


Gold — •/„ 


Platin 


Schmelzpunkt = 1075" C 


95 „ 


, 6, 


, 


, 


= 1100" . 


90, 


10, 


, 


^ 


= 1130", 


86, 


16, 


, 




= 1160", 


80, 


20, 


, 


„ 


= 1190" , 


76, 


26, 


, 


, 


= 1220" , 


W» 


30, 


, 


„ . 


= 1255" „ 


66, 


36, 


, 


„ 


= 1285« , 


60 „ 


, 40, 


, 


, 


= 1320" , 


55, 


46, 


„ 


^ 


= 1360", 


50, 


50, 


, 


, 


= 1386" , 


45, 


, 66, 


„ 


, 


= 1420" , 


40, 


60, 


, 


, 


= 1460" , 


35, 


66, 


, 


, 


= 1496" , 


30, 


'0, 


, 


„ 


= 1635" , 


26» 


, '6, 


, 


, 


= 1670" , 


20, 


, 80, 


„ 


, 


= 1610" , 


16, 


85, 


„ 


, 


= 1650" , 


10, 


90, 


, 


, 


= 1690" , 


5, 


95, 


, 


„ 


= 1730" , 


— , 


100, 


„ 


, 


= 1775" , 



Der Fehler der obigen Scbmelzpunktsbestimmungen beträgt 
im allgemeinen weniger als 20* C, dürfte aber in den meisten 
Fällen weit geringer sein,*) Die angeführten .Schmelzpunkte sind 
bis zu einer Temperatur von 1400" C wirklich mit dem Luft- 
thermometer gemessen worden; die höheren Werte wurden durch 
graphische Interpolation unter. Zuhilfenahme der von Violle er- 
mittelten Schmelztemperatur des Platins bestimmt. 

Ein wichtiges Erfordernis bei Temperaturbeatimmungen nach 
dieser Methode ist die Anwendung genügend reiner Metalle zur 
Anfertigung der Princep'schen Legierungen. Es ist daher wohl 
am besten, sich dieselben selbst rein darzustellen oder — wo dies 
nicht möglich sein sollte — sie nur von einer zuverläßlichen 

♦) C. Lftulh und G. Vogt (BuU. boc. ahm. 4G [8], p. 794, 1886) geben 
die Schmelzpunkte genaa ebeiiEO an, nur fttr 20°/o Silber, 80% Gold haben «ie 
1047'C. 



^aovGoOt^lc 



PypometriB. 57 

Quelle zu beziehen. Erhard und Scliertel erhielten die reinen 
Metalle auf folgende Weise ; das Silber war aus verdünnter am- 
moniakalischer Lösung durch Ammoniumeulfld gefällt ; Gold wurde 
nach einer ersten Fällung mit Eisenvitriol in Natrium goldchlorid 
übergeführt und aus der Lösung der reinen Kryatalle mit Oxal- 
säure niedergeschlagen. Zur Reinigung des Platins wurde Platin- 
salmiak nach der Vorschrift von Claus mit Schwefelwasserstoff- 
wasser behandelt, um Iridium zu Sesquichlorid zu reduzieren. Der 
aus iridiumfreiem Platinaalmiak erhaltene Schwamm wurde vor 
der Knallgasflamme auf Kreide unterläge geschmolzen. Die ver- 
schiedenen benötigten Mischungsverhältnisse stellt man am be- 
quemsten her, wenn man sich die reinen Metalle zu Draht ziehen 
läßt (was allerdings — wegen ihrer geringen Festigkeit — bei reinem 
Gold und Silber etwas schwieriger ist, aber doch bis zu Draht- 
dicken von ^/j mm ganz gut gelingt). Für jeden einzelnen Fall 
berechnet man sich dann die für ein bestimmtes Gewichtsverhältnis 
benötigten Drahtiängen. Dies ist bequemer und meist auch genauer 
als die direkte Wägung, da man ja von den fertigen Legierungen 
nur '/lo ^'^ ^U Gr^oim benötigt, indem es gut ist — selbst wenn 
man einen größeren Vorrat an Legierungen herstellen will — die- 
selben in den erwähnten kleinen Partien anzufertigen, da beim 
Schmelzen größerer Mengen die Legierungen leicht ungleichmäßige 
Zusammensetzung zeigen. 

Das Zusammenschmelzen erfolgt vor dem Lötrohre auf einer 
Unterlage aus Kreide ; doch lassen sich nur die Silber-Gold- 
Legierungen mittels des gewöhnlichen Lötrohres genügend in Flu& 
bringen. Zum Schmelzen der Platin- Gold -Legierungen muß man 
sich entweder einer Gas-Sauerstoff flamme bedienen oder mittels 
eines gewöhnlichen Lötrohres Sauerstoff in die Flamme eines Ge- 
menges von zwei Volurateilen Äther und einem Volumteii i ' 



Alkohol — das man in einer gewöhnlichen Weingeistlampe brennt 
— einblasen. Man schmilzt die Gold-Platin-Legierungen erst, so 
gut es geht, mittels des gewöhnlichen Lötrohres zusammen und 
setzt sie erst zum Schlüsse — um völlige Schmelzung zu erreichen 
auf einige Sekunden dem Sauerstoffgebläse aus. Man tut dies, um 
die Verflüchtigung von Gold — also die Bildung platinreicherer 
Legierungen als beabsichtigt — zu verhindern. 

Die geschmolzenen Metallkörner zeigen nach raschem Elrkalten 
eine feine krystallinische, nach langsamem Erkalten eine grob- 
krystallinische Oberfläche von netzartiger Struktur, Sie sind mit 
einer bemerkenswerten Neigung zur Entmischung behaftet. Die- 
selbe macht sich be merklich durch Auftreten eines gelblichen 
Farbentones und wird nicht bloß ersichtlich, wenn die Legierung 



^aovGoOt^lc 



58 PjronMitrie. 

geschmolzen und langsam erkaltet war, sondern auch, wenn die- 
Belbe längere Zeit in einer, dem Schmelzpunkte nahen Temperatur 
verweilt hatte. Die mit dem Stahlbammer erzeugte Schlagfläche 
wird dann kristallinisch und die graue Farbe weicht einer gelb- 
lichen. Die Legierungen mit 15% ''is 40% Platin zeigen diese 
Veränderlichkeit am stärksten. Sie müssen dann aufs Neue mit 
der Enallgasflamme umgeschmolzen werden. Auch die Legierungen 
von Gold und Silber nehmen unter denselben Bedingungen kry- 
stallinische Struktur an. Doch wird die Oberfläche bei diesen nicht 
rauh, sondern zeigt Flächen von verschiedenem Glänze. 

Die Legierungen, die man, um das stattgefundene Schmelzen 
an der Formveränderung leichter zu erkennen, mit einem Hammer 
flachscblägt, werden auf Kapellen aus einem Gemenge von feuer- 
festem Ton und Quarz der zu messenden Temperatur ausgesetzt, 
wenn keine reduzierende Flamme auf sie einwirkt. Sollte dies 
jedoch der Fall sein, so bedecken sich die Flatin-Gold-Legierungen 
mit einer d(innen Schlackenhaut und zeigen einen bedeutend nie- 
drigeren Schmelzpunkt. So waren bei einem Versuche mit reduzie- 
render Flamme sämtliche eingesetzte Legierungen geschmolzen ge- 
wesen. Während nun für die schwerst schmelzbare derselben (mit 
47% Platin) eine Temperatur von 1364" C zu erwarten stand, 
ergab die Beobachtung am Luftthermometer 1247* C. Diese Ver- 
änderung ist wahrscheinlich der Aufnahme von Silicium zuzu- 
schreiben und nötigt in allen Fällen, in welchen die Temperatur 
reduzierender Flammen bestimmt werden soll, eine quarzfreie Unter- 
lage, etwa Magnesia oder nach Plattner reine, quarzfreie Ton- 
masse zu wählen. 

b) Segerkegel. 

Sie sind aus Gemengen von Quarz, Kaolin, weißem Marmor 
und Feldspat hergestellt, indem aus dem trockenen Gemenge 
nach Befeuchten mit schwachem Gummiwasser dreiseitige Pyra- 
miden von 6 cm Höhe und 1-5 cm Seitenlänge der dreieckigen 
Basis geformt werden. Für niedere Temperaturen wird ein Teil 
der Tonerde durch Eisenoxyd ersetzt. 

Die oben mit einer Nummer versebenen , Kegel" werden 
zweckmäßig in kleine Hängeschalen von Schamotte gesetzt und 
mittels einer Stange, die durch ein am oberen Ende der Schale 
befindliches Loch gesteckt wird, in den Raum gebracht, dessen 
Temperatur gemessen werden soll. Als Schmelzpunkt wird jener 
Moment bezeichnet, wo das Probekegelchen zu erweichen beginnt 
und die umsinkende Spitze die Schamotteunterlage berührt. Bei 
noch höherer Temperatur fließt das Ganze zu einem Emailtropfen 
auseinander. 



^aovGoOt^lc 



Zusammensetzang und Schmelztemperatiir der 

Segerkegel. 



Nr 






"3 

Jl 


in Äquivalenten 


Faia- 

«pat 


Mar- 


Qnara 


BUan- 
oiyd 


Eao- 

Un 


1 
2 
3 


0'3 K,0 <0-2 Fe,0,) 1 , „.„ 
0'7 CaO (0'3 A1,0,} j ' "'"• 
0-8 K,0 (0-1 Fe,0,) 1 , j-m 
0-7 CaO (0-4 A1,0,) (*«'"» 
03K,O(005Fe,O.)l .„.„ 
0-7 OiO (0-45 A1,0,) J * '*"^» 


88-sa 

83-55 
S3-GG 


36-00 
35-00 

85-00 


66-00 
60-00 
57-00 


16-00 
8-00 
4-00 


13-95 
19-4S 


1160 
1179 

1308 


4 


»:?^,g]0-5A..O..4SiO, 


83-BB 


8G-00 


54-00 


- 


35-9( 


1227 


5 


g:?SSi««^'"0..fisio, 


88 55 


SG'OO 


8400 


- 


35'90 


1266 


6 


0;?^)««^>»O.,6SiO. 


83-55 


35-00 


108-00 


- 


38-5G 


1296 


7 


7C;ol0''A''O.''S'O' 


83-55 


85-00 


182-00 


- 


Gl -80 


1S38 


8 


^;8^^g]08Al.O..8 8iO, 


83-55 


35-00 


156-00 


- 


6476 


1S62 


9 


o^^eioio-«*''*^'^^"^ 


83-55 


85-00 


180-00 


- 


7770 


1381 


10 


o'^Soji'O^'^o.-iosio. 


83'GG 


35-00 


304-00 


- 


90-65 


1410 


11 


S1cloh'^^^»°-*^ä'0* 


83-55 


8500 


253-00 


- 


116-55 


1489 


13 


S:?e^:g}i4A,,o.i4SLo. 


88-55 


35-00 


300-00 


- 


142-45 


1468 


13 


o-?SM«'*'''5"^»s'0' 


88-56 


8500 


848-00 


- 


168-35 


1497 


14 


S:?^^8l^-«^''0.i8 8io. 


83-5G 


35-00 


396-00 


- 


1B4-25 


1636 


IG 


«:«^0)2-lAI.O.,S18iO. 


83-55 


35-00 


468-00 


- 


833-10 


155B 


16 


0;?SS|2*At,O„24SiO. 


S3-56 


35-00 


540-00 


- 


371-95 


1584 


17 


0-?^0l2'''^'*O-^^S''^' 


83-55 


35-00 


612-00 


- 


310-80 


1613 


18 


«:3^.0}3.,^,.0„81SiO. 


83-55 


35-00 


708-00 


- 


362-00 


1642 


19 


0-7C:Cp-5^''O-3^ä'O. 


83-55 


35-00 


804-00 


- 


414-40 


1670 


20 


S1^aSl»»^''0"39S'O. 


83-55 


35-00 


900-00 


- 


466-20 


170O 



Die mitgeteilten Schmelzpunkte wurden in folgender Weise 
geschätzt : 



^aovGoOt^lc 



60 



PjMBWltlSrf 



Nr. 1 schmilzt etwas schwerer als die Legierung mit 907o 
Gold und lO'/o Platin (Schmelzpunkt nach Erhard und Schertel 
1130" C); somit wurde ihr Schmelzpunkt zu 1150' C angenommen. 

Nr. 20 schmilzt büher als Platin; der Schmelzpunkt wurde 
daher auf etwa 1700" C geschätzt. 

Unt«r der weiteren Annahme, daß die Schmelzpunkte aller 
20 Kegel gleich weit voneinander abstehen (was fibrigena tatsäch- 
lich nicht der Fall ist), berechnet sich der Unterschied der Schmelz- 
punkte zweier benachbarter Nummern zu 
1700-116 0^^3.3. 

Für die höheren Nummern der Pyroskope gibt Seger*) fol- 
gende Zusammensetzungen : 



Nr. 


K,0 


O.0 


AljO, 


810, 




21 


0-3 


0-7 


4-4 


44 




22 


0-3 


0-7 


4-9 


49 


Differenz: 05 A],0„ 
e SiO,. 


23 


0-3 


0-7 


5-4 


54 


24 


0-3 


0-7 


60 


60 




25 


0-3 


0-7 


66 


66 


DiffereEz: Oil A1.0,. 
6 SiO,. 


26 


0-3 


0-7 


7-2 


72 


27 


0-3 


07 


20 


200 




28 


— 


— 


1 


10 




29 


— 


— 


1 


8 




30 





— 


I 


6 




31 





_ 


1 


6 




32 


— 


— 


1 


4 




33 


_ 


_ 


1 


3 




34 


— 


— 


1 


2-5 




35 


— 


— 


1 


20 




36 


— 


— 


1 


1'5 




38 


— 


— 


— 


10 





Schmelzkegel zur Bestimmung niederer Temperaturen für die- 
Ziegelf ab rikation geeignet, die sich an die Segerkegel für höhere 
Temperatur anschließen, hat Gramer**) hergestellt. Sie sind in 
zwei Größen (6 und 10 cm Höhe), ebenso wie die vorigen, von der 
kön, Porzellanmanufaktur in Charlottenburg oder von dem che- 

*) Jahresber. d. ehem. Technol. 1888, p. 793. 
•♦) Toniodiutiie-Zt^. 1892, Nr. 8; Berg- n. HttttBnm.Zljr. 61, p. 106. 



^aovGoOt^lc 



mischen Laboratorium für ToniBdastrie, Berlin NW,, Kreuzstraße 6, 
zu beziehen. 

Die Zusammensetzung derselben ist folgende: 



Nr. 


Moleküle | 


















K,0 


CaO 


PbO 

_ 


Al,o. 


Fe,0, 


BIO, 


13,0, 


Ol 


0-3 


0-7 




0-3 


0-2 


3-95 


005 


02 


0-3 


0-7 


— 


0-3 


0-2 


3-90 


010 


03 


0-3 


0-7 


— 


0-3 


0-2 


3-85 


015 


04 


0-3 


0-7 


— 


0-3 


02 


3-80 


0-20 


05 


0-3 


0-7 


— 


0-3 


0-2 


3-76 


0-25 


06 


0-3 


0-7 


— 


03 


02 


3-70 


0-30 


07 


0-3 


0-7 


— 


0-3 


0-2 


3-66 


0-35 


08 


0-3 


0-7 


— 


03 


0-2 


3-60 


0-40 


09 


0-3 


0-7 


— 


03 


0-2 


3-65 


0-45 


010 


0-3 

N«,0 


0-7 


— 


0-3 


02 


3-6 


0-5 


011 


0-5 


— 


0-6 


0-8 


— 


3-6 


10 


012 


0-5 


— 


0-6 


0-75 


— 


3-5 


1-0 


013 


0-5 


— 


0-5 


0-70 


— 


3-4 


10 


OU 


0-5 


— 


0-5 


0-65 


— 


33 


10 


015 


05 


— 


0-6 


0-60 


— 


3-2 


1-0 


016 


0-5 


— 


0-5 


0-55 


— 


31 


1-0 


017 


0-6 


— 


0-5 


050 


— 


30 


10 


018 


0-5 


— 


0-5 


0-40 


— 


28 


1-0 


019 


0-5 


— 


0-6 


0-30 


— 


2-6 


10 


020 


0-5 


— 


0-5 


0-20 


— 


2-4 


10 


021 


0-5 


— 


0-5 


010 


— 


2-2 


10 


022 


0-5 


— 


0-5 


— 


— 


20 


10 



C. Bischof, der diese Pyroskope eingehend prüfte, fand den 
Schmelzpunkt, selbst der höchsten derselben, weit unter Platin- 
schmelzhitze. Nach demselben liegen die Schmelzpunkte der Nrn. 
13, 14, 15 und selbst 17 wenig über der Scbmelzhitze des Palla- 
diums {1500" C) und überdies lassen diese Pyroakope mehrfache 
Unregelmäßigkeiten untereinander bemerken. Trotzdem hat der 
Zentralverband deutscher Industrieller am 28. März 1904 die 
Segerkegel neuerdings zur offiziellen EinFührang empfohlen. 

Eine neuerliche Angabe über die Schmelztemperaturen aller 
dieser Kegel enthält folgende Tabelle:*) 

*) Die Schmelzpankte bidcI mit dem Le Chatelier-Pyrome 
(Le Cbfttelier nnd Bondoostd, Mesnre dei temperatnres elev^eB.) 



^aovGoOt^lc 



Nr. 


• c 


St. 


• c 


Kr. 


• c 


022 


690 


02 


1110 


19 


1610 


021 


620 


Ol 


1130 


20 


1630 


020 


660 


1 


1150 


21 


1660 


019 


680 


2 


1170 


22 


1670 


018 


710 


3 


1190 


23 


1590 


017 


740 


4 


1210 


24 


1610 


016 


770 


6 


1230 


25 


1630 


015 


80O 


6 


1260 


26 


1660 


014 


830 


7 


1270 


27 


1670 


013 


860 


8 


1290 


28 


1690 


012 


890 


9 


1310 


29 


1710 


011 


920 


10 


1330 


30 


1730 


010 


950 


11 


1350 


31 


1760 


09 


970 


12 


1370 


32 


. 1770 


08 


990 


13 


1390 


33 


1790 


07 


1010 


14 


1410 


34 


1810 


06 


1030 


16 


1430 


36 


1830 


Oä 


1050 


16 


1460 


36 


1850 


04 


1070 


17 


1470 


38 


1890 


03 


1090 


18 


1490 







Diese Schmelzpunktsangaben sind jedoch nur näherungsweise 
richtig. Nur folgende Punkte sind bestimmt : Nr. 022 schmilzt bei 
dunkler Rotglut, Nr, 010 beim Schmelzpunkte des Silbers, Nr, 1 
in der Nähe des Schmelzpunktes einer Legierung aus UC/q Gold 
und 10% Platin ; Nr. 10 entspricht der Temperatur, bei welcher 
Feldspat zu erweichen beginnt, und Nr. 36 hat ungefälir den 
gleichen Schmelzpunkt wie Platin. 

7. Kalorimetrische Pyrometer, 
Bei diesen Instrumenten wird die gesuchte Temperatur aus der 
Wärmemenge abgeleitet, welche ein erhitzter Körper bei seiner 
Abkühlung im Kalorimeter abgibt. Diese. Methode wurde von 
Pouillet, Regnault, Carnelley, Violle, u. a, sehr empfohlen, 
und namentlich von Weinhold, Fischer, u.a. in die industrielle 
Praxis eingeführt. 

Um die Wärmeverluste durch Strahlung seitens des Kalori- 
meters möglichst klein zu erhalten, wird die Einrichtung so getroffen, 
daß sich das Kalorimeter nur sehr wenig erwärmt. Bei einem für 
wissenschaftliche Zwecke bestimmten Apparate dient zur Messung 
der Temperaturerhöhung des Kalorimeters ein in i-J^ Grade geteil- 



^aovGoOt^lc 



l'jrroinetrie. 63 

tes QiieclcäilbeFtiiermometer, dessen Skala nicht mehr als 2 Grade 
umfaßt. 

Als Körper, dessen Wärmeabgabe im Kalorimeter gemessen 
werden soll, — also als thermometrische Substanz — 
benutzte man anfangs einen Eisenzylinder. Das war jedoch keine 
gläckliche Wahl, weil sich dieses Metall einerseits leicht oxydiert, 
and weil anderseits die bei seiner Abkühlung abgegebene Wärme- 
menge keine stetige Funktion der Temperatur darstellt'). Wählt 
man nämlich die abgegebene Wärme und die Temperatur als 
Koordinaten, so erhält man eine Kurve, die zwei Ausbauchungen 
zeigt, welche den allotropen Zustandsanderungen des Eisens') ent- 
sprechen ; demzufolge mußten die berechneten Temperaturen mit 
Fehlern behaftet sein. 

In Laboratorien verwendet man daher Platink^rper und ein 
in '/^dp Grade geteiltes Quecksilberthermometer*), in der Industrie 
hingegen einen Nickelzylinder, weil das Erwärmungsgesetz dieses 
MetaUea ein sehr regelmäßiges ist, und ein in -^ Grade geteiltes 
Quecksilberthermometer, dessen Skala dann auch einen größeren 
Umfang besitzen kann, weil man eine für praktische Zwecke 
genügende Genauigkeit erhält, wenn die Kalorimetertemperatur bis 
um etwa 5" C steigt. Der Nickelzylinder wird in eine kleine 
Röhre aus feuerfestem Material gebracht, in deren Öffnung ein 
Eisengriff eingesteckt werden kann. Wenn die Röhre mit dem 
Zylinder eine Viertelstunde lang in dem Ofen verweilte, dessen 
Temperatur gemessen werden soll, kann man sicher sein, daß 
letztere die Temperatur des Ofens angenommen bat (daß Tempe- 
raturgleichgewieht eingetreten ist). Man nimmt nun die 
Röhre aus dem Ofen, entleert sie in das Kalorimeter, rührt das 
Kalorimeter Wasser durch, und liest die Temperatursteigerung ab. 

Folgende, von der Compagnie Parisienne du Gaz ausgeführten 
Versuche zeigen die Regelmäßigkeit des Erwärmungsgesetzes für 
Nickel'): 

t.c„' = 50-5, 63-5, 89-5, 103, 117-5, 134, 150, 166. 
1 = 400", 500", 700», 800", 900», 1000, 1100, 1200«. 

') Siehe die spez. Wäme des Eisens nach den Bestimman^n von Pion- 
ohou (Jilptner'a Lehrb. der pb^s. dismie, I, p. 52). 

") 1. c. p, 136. 

*) Die BpeziGsche WftrmB des Platins betrag nach Vi alle zwischen Q' nitcl 
1800" C 0-0317 4-0000 006 t. 

f) Pionchon fand für die wahre epezifiaebe Wärme des NickeU zwischen 
0° und 23° C: 

c^ = 0'108 36 + O'OOO 044 66 t, 
swiachen iBQ" mid 400" C : 



^aovGoOt^lc 



Ferner mögen noch folgende von Violle ermittelte Schmelz- 
iemperaturen mitgeteilt sein (die neuesten Bestimmungen von H o 1 - 
born und Day sind zum Vergleiche daneben gestellt). 









Metall 




und Day 


Silber 


954' 


961-5" 


Gold 


1045 


1064 


Kupfer 


1055 


1065 


Palladium 


1500 


1500 


Platin 


1779 


1780 



Fig. 7. 

(Nach JQptnar: Die Unteraucbong v 

Fenernnergaiitagan.) 



Fig. 8, 

(Nach J ü p l D e r ; Die Unler- 
BuchQn^ von Fen^ningBan- 
Ugen.) 



c, ■=0-l83193 + O000 5e4t-f'0000M1399 9B8 t' 
zwischen 400° nnd 1050" C: 

Cj =0099 + 0000 061 75 t. 

Die ZaataadBftDderang Ewiacfaeii 230° und 400° ist nach Pionchon mit 
«Iner Wärmeabsorption von 4'64 Cal. verbonden. 

Db der NickelzjlindGT im Kalorimeter stets auf eine nicht atlznireit Ton 0° 
abweichende Temperatar abgekühlt und mittels des Kalorimeters kaam Tempeta- 
tnreu nnter 400" C gemessen werden, beeinträchtigen diese Abweicbtmgen der spe- 
ziü«elieii WArme des NickeU luter 400° seine Branobbarkeit als thermometriacbe 
Snb stanz nicht. 



^aovGoOt^lc 



Porome nie. 65 

Von den für praktische Zwecke konstxuierten Pyro-Kalorimetern 
sollen hier nur einige wenige angeführt werden. 

Das neueste Weinhold'sche Pyrometer zur Bestimmung 
höherer Temperaturen iet in Fig. 7 abgebildet. Das eigentliche 
Kalorimetergeiäß CG besteht aua dünnem Messingblech. Es faßt 
etwa 1 kg Wasser und ist unten zylindrisch, oben konisch geformt. 
Das Verhältnis von Höhe zum Durchmesser ist so gewählt, daß die 
Oberfläche möglichst klein wird, um den Verlust oder die Zufuhr 
von Wärme durch Strahlung und Leitung tunlichst zu verringern. 
Ein zylindrisches Gefa£ von blankem Weißblech, B6, mit losem 
konischen Deckel, DD, umgibt in einem Abstände von etwa 1 cm 
das Kalorimetergefäß, das durch drei passend 
geschnittene, in BB eingekittete Korkstücke ge- 
tragen wird. BB ist in dem hölzernen Kasten 
HH befestigt. Da Holz und stagnierende Luft 
die Wärme sehr schlecht leiten und blankes 
Metall die Wärmestrahlung abhält, ist auf 
solche Weise eine recht vollkommene Wänne- 
isolation erzielt. Von den drei zylindrischen 
Hälsen des KalorimetergefUßes dient der 
mittlere zum Einwerfen der in drei aufein- 
ander senkrechten ßichtungen durchbohrten 
Metallkugel. In den kürzesten wird das 
Thermometer T mittels eines durchbohrten 
Korkes dicht eingesetzt ; durch den ganz engen 
geht die Achse des Rührers R. Dieser besteht 
(Fig. 8) aus einem Rädchen mit sechs schief 
stehenden Flügeln, welches in einer oben 
und unten offenen, ganz dünnwandigen 
Messingröhre läuft. Die Achse desselben ist 
oben vierkantig, damit man eine Schnurrolle Fig. 9. 

S aufstecken kann, Durch eine Schnur, die (AueJaptnet: Die Unter- 
Über drei Führungsrollen and ein außen am «"ct"»« ^^ FeueruDpan- 
Holzkaaten befestigtes Kurbelrad läuft, kann ' 

man R in rasche Drehung versetzen. Die 

hiedurch bewirkte lebhafte Zirkulation des Wassers befördert die 
Allsgleichung der Temperatur im Kalorimeter. Das Thermometer 
T hat eine in -ji^f Grade geteilte Skala, an der noch f^jr Grade 
geschätzt werden können. Das dünne zylindrische Quecksilber- 
geiaß desselben (50 bis 60 mm lang) nimmt fast die ganze 
Höhe des Kalorimeters ein. Zur Aufnahme der heißen Metall- 
kugel dient der in Fig. 9 abgebildete, aus starkem Messing- 
draht bestehende Korb K. Der um ein Scharnier drehbare Deckel 

Jflf tnat, Cham, Teatmolagls d. EneigicD. I. !> 

D.qit.zeaOvGoOt^lc 



gß Pyrometrle. 

desselben ist mit einem rechtwinkelig nach unten angeeeteten Stift 
versehen: Senkt man den Korb mit aufgeklapptem Deckel in den 
Hals dee Kalorimeters ein, so bleibt der Deckel — und mit ihm 
der Drahtkorb — am Rande des Halses hängen. Läßt man nnn 
eine Kugel in den Hals fallen, so schlägt diese auf den Stift und 
schließt biedotch den Deckel. Infolge dessen fallt der Korb mit 
der Kugel auf den Boden des Kalorimeters, so daß schließlich der 
Deckel beinahe die Oberfläche des Wassers berührt, das vor dem 
Einbringen des Korbes und der Kugel bis zum unteren Rande des 
Halses reichen soll. Um immer die richtige Menge Wasser im 
Kalorimeter zu haben, benötzt man eine Pipette, welche in eine 
Scheibe von Metall, Holz oder Kork so eingekittet ist, daß der 
nach unten vorstehende Teil derselben gerade die Lange des Kalori- 
meterhalses besitzt. Man gießt zuerst so viel Wasser ein, daß dasselbe 
einige Millimeter hoch im Halse steht, legt dann die Scheibe der Pipette 
auf den Rand des Halses, und saugt das überschüssige Wasser ab. 
Wenn man die heiße Kugel in das Kalorimeter wirft, so wird 
nicht allein das in demselben befindliche Wasser, sondern auch das 
Kalorimetergefäß erwärmt. Will man also die vom Instrumente auf- 
genommene Wärmemenge bestimmen, so muß man auch die vom 
Gefäße aufgenommene Wärmemenge berücksichtigea. Dies geschieht 
am einfachsten, indem man ermittelt, welche Wassermenge erforder- 
lich wäre, um dieselbe Wärmemenge aufzunehmen, wie das Kalori- 
meter, d. h. indem man den Wasserwert des Kalorimeters 
bestimmt. Zu diesem Zwecke wird das messingene Kalorimeter- 
gefäß mit der Rührvorrichtung und dem Korbe K (aber ohne die 
Schnurrolle S und das Thermometer T nebst Kork) in trockenem 
Znstande gewogen. Das gefundene Gewicht multipliziert mit der 
spezifischen Wärme des Messings (0'095) gibt den Wasserwert des 
leeren Kalorimeters, Der Wasserwert des Thermometers ist , nicht 
leicht zu ermitteln, aber so gering, daß man ihn ohne Schaden 
vernachlässigen kann. Nach dem Einsetzen des Thermometers 
mit dem Korke wird zum zweiten, nach der Füllung mit kühlem 
Wasser zum dritten Male gewogen. Der Unterschied des bei der 
zweiten und dritten Wägung gefundenen Gewichtes gibt den Wasser- 
gehalt des Kalorimeters. Der Wasserwert des gefüllten Kalorimeters 
ist die Summe dieses Wassergehaltes und des Wasserwertes des 
leeren Kalorimeters, Wiegt z. B. das leere Kalorimeter ohne 
Thermometer 210 g, mit Thermometer 263 g, mit Wasser aber 
1240 g, so ist 

der Wasserwert des leeren Kalorimeters = 210 X 0'095 = 19'95 g, 
der Wassergehalt des Kalorimeters =1240— 236 = 100400 y, 
der Wasserwert d. gefüllten Kalorimeters = 1004+ 19-95= 1023-95^. 



^aovGoOt^lc 



PyromHrie. 67 

Vorteilhafter bestimmt man den Wasserwert des leeren Ealori- 
meters, indem man das Instrument mit einer gewogenen Wassermenge 
beschickt, dann eine Probekagel von bestimmter Temperatur (z. B. 
100" C) einwirft, und die Temperaturerhöhung mißt. Dividiert 
man nun die bekannte Wärmeabgabe der Kugel durch die Tempe- 
raturerhöhung und zieht hievon das Gewicht des Kalorimetera 
ab, so erhält man den Wasserwert des trockenen Instrumentes, 



Fig 10. 

; Die Untersnchnng der FeuerangBanlagen.) 



o 



Fig. II. 
(Aas Jüptoer: Die Uoteraachuug der FeneroagaBiilagen.) 

Die angewendeten Kugeln haben ein Gewicht von 60 bis 80 g. 
Zur Einfuhrung derselben in den heißen Raum, dessen Tempe- 
ratur gemessen werden soll, dient eine aus starkem Eisendraht 
oder Stabeisen hergestellte Zange mit halbkugeligen Schalen (Fig. 10) 
oder ein an einem langen Stiele befestigter Löffel mit Deckel (Fig. 11). 
Das Gewicht der Kugel muß vor dem Gebrauche ermittelt werden. 
Bei der angegebenen Größe derselben genügt eine Wägung bis auf 
Dezigramme, 

Zum Gebrauche wird das Kalorimeter mit frischem Wasser 
gefüllt, der Drahtkorb eingehängt, und unmittelbar vor dem Ein- 
bringen der Kugel der Rührapparat so lange in Bewegung gesetzt, 
bis das Thermometer fest steht und nun die Temperatur (Anfangs- 
temperator des Kalorimeters) abgelesen. Beim Einbringen der Kugel 
ist darauf zu achten, daß das Thermometer und die Schnur der 
Rahrvorrichtung nicht verletzt wird. Unmittelbar nach dem Ein- 
werfen der Kugel handhabt man die Rührvorrichtung so lange, bis 
das Thermometer stationär geworden, worauf die Temperatur (End- 
temperatur) wieder abgelesen wird. 

Der Unterschied zwischen Anfangs- und End-Temperatur 
multipliziert mit dem in Kilogrammen ausgedrückten Wasserwert 
des gefüllten Kalorimeters gibt die von der Kugel an das Kalori- 
meter abgegebene Wärmemenge in Kalorieen. Hieraus berechnet sich 



^aovGoOt^lc 



6g Pjrrometrl«. 

die von 1 kg der Kngel abgegebene Wärmemenge, und ein Ver- 
gleich dieser Zahl mit einer Tabelle, in welcher diese Wärmeab- 
gabe {c. t) aas der spezifischen Wärme des Metalles berechnet ist, 
gibt die gesuchte Temperatur,*) 

Weit einfacher in seiner Konstruktion ist das Kalorimeter von 
Dr. Ferdinand Fischer(Fig. 12). Der 50 t»m weite Zylinder A 
aus dünnem Kupferblech hängt in der Holzbüchse B. Der Raum 
zwischen Holzbachse und Blechgefäfl ist mit langfaserigem Asbest 
oder Glaswolle gefüllt. Der Apparat wird 
durch eine dünne Messing- oder Kupferplatte 
geschlossen, die eine größere Öffnung d von 
20 mm Durchmesser für den Rubrer c und 
zum Einwerfen des Metall Zylinders, sowie 
eine kleine Öffnung für das Thermometer b hat. 
Das Normalthermometer von Geißler in 
Bonn mit sehr kleinem Quecksilbergefaß für 
0" bis 50" C ist in ^ Grade geteilt, so daß 
man noch i^g Grade schätzen kann ; es wird 
durch den Bügel a von dünnem Kupferblech 
vor dem Zerbrechen durch den Rührer ge- 
schützt. Der Rührer besteht aus einer runden 
Kupferscheibe, welche an einen starken 
Kupferdraht gelötet ist. Derselbe ist oben 
in einen Glasstab eingeschmolzen, der als 
Handgriff dient. Wiegt beispielsweise das 
Kupfergeiaß 35'905 g, der Rührer ohne Glas- 
stab 6'445 g, so ist der Wasserwert des 
Kalorimeters = 0094 (3&-905 4- 6-445) =: 
= 3'98 g und mit dem Thermometer 4 g. 
Wiegt ferner das Kalorimeterwasser 246 g, 
so ist der Wasserwert des gefüllten Kalori- 
meters = 250 g. 
Zur Messung der Temperatur benützt man doppelt durch- 
bohrte Zylinder aus Platin, Schmiedeisen oder Nickel. In ersterem 
Falle, d.i. bei Platinzylindem von 20 jr Gewicht, füllt man so «61 
Wasser ein, daß der Gesamtwasserwert etwa 125 g beträgt, andern- 
falls macht man denselben doppelt so groß. Die Zylinder werden 
in ähnlicher Weise wie früher der zu messenden Temperatur aus- 
gesetzt, zum Kalorimeter gebracht und durch die Deckelöffnung d 
desselben eingeworfen. Der Zylinder föllt auf die Platte des Rührers, 

*) Für genaaere Measangen mußte noch eine Korrektur wegen des Strab- 
InDgareilnates angebiacbl werden, waa jedoch fdr die gewöhnlichen Zwecke dar 
Ptaiia entfallen kann. 



Fig. 12. 
(Nach Jflptner: I 
UnterBachtiDg der Fei 
nmgaanlageD.) 



sasiGoOi^le 



Pyrometrie. 69 

und nun wird durch Heben und Senken des letzteren eine gleich- 
mäßige Erwärmung des KalorimeterwaBsers erzielt, so daß nach etwa 
einer Minute das Thermometer bereits die Endtemperatur anzeigt. 

Korrekturen wegen Verdampfung des Wassers oder Wärmeüber- 
tragung durch Leitung und Strahlung, werden nicht ausgeführt, 
da die Verdunstung verschwindend klein, die Isolierung des Kalori- 
meters aber sehr vollkommen ist. Erreicht das Kalorimeterwasser eine 
Temperatur von etwa 40", so muß es gewechselt werden. Die 
Temperaturberechnung erfolgt wie früher. 

Eines der einfachsten und ältesten, 
aber auch verbreitetsten dieser Instru- 
mente ist das Wasserpyrometer 
von C. W. Siemens (Fig. 13). Es be- 
steht aus dem Kupfergefäße A, das 
568 cm^ Wasser faßt. Zur Verringerung 
von Strahlungsverlusten steckt dasselbe 
in zwei Hüllgefaßen, deren eines mit 
Filz gefüllt ist, während das andere 
leer ist. Das Quecksilberthermometer b 
ist durch eine siebartig durchlochte 
Metallhülse geschützt und besitzt außer 
der gewöhnlichen Teilung noch eine 
noniusartig verschiebbare Messingskala c, 
welche — ohne jede Berechnung — 
die unmittelbare Ablesung der gesuchten 
Temperatur gestattet. Nach Füllen des 
Kalorimeters mit Wasser stellt man den 
Nullpunkt der Pyrometerskala auf den 
vom Quecksilherthermometer ange- 
zeigten Temperaturgrad des Wassers ein. 
Nun wird ein durchbohrter Kupfer- 
zylinder von bestimmter Wärmekapazität 
der zu messenden Temperatur ausge- 
setzt und nach etwa 10 bis 15 Minuten 
unter möglichster Vermeidung von Ab- 
kühlung in das Kalorimeter wasser ge- 
worfen. Man erhält die gesuchte Tempe- p- ,„ 
ratur, indem man zu der an der Pyro- (Nach Musprutt) 
meterskala c abgelesenen die Temperatur 

des Kalorimeterwassers addiert. Die Behandlung des Instrumentes 
ist also — natürlich auf Kosten der Genauigkeit — die denkbar 
einfachste. 



^aovGoOt^lc 



Zur Berechnung der Temperaturen können die folgenden An- 
gaben der Wärmekapazitäten von Platin, Eisen und Nickel zwischen 
0" und t" dienen : 









Einen 




Nickel 1 
















t» c 


nach 
Viollo 


Post 


Pion- 
chon 


Eu- 
Chenne 


aas der mitt 
leren apezifi- 
schen Winn 


Pion- 
chon 


En- 
obenne 




ai. 


C.I. 




cal. 


c.1. 


cai; 




100 


3-23 


lO-R 


11-0 


11-0 


10-8 


11-0 


12-0 


200 


6-68 


22-0 


22-6 


2S-0 


21-6 


22-6 


24-0 


800 


9-76 


36-0 


36-6 


37-0 


32-5 


42-11 


37-0 


400 


13-64 


3a-5 


41-6 


42-0 


43-0 


62-0 


50-0 


600 


17-35 


67-6 


6K-6 


69-6 


64-0 


«6-6 


63-6 


600 


2118 


86-0 


87-6 


84-0 


66-0 


78-5 


76-0 


100 


2613 


1(18-0 


111-6 


106-0 


76-0 


92-6 


90-0 


300 


29-20 


132-0 


137-0 


131-0 


87-0 


107-0 


103-0 


900 


33-39 


167-0 


167-6 


161-6 


98-0 


123-0 


117-6 


lOOO 


37-7 


187-6 


179-0 


173-0 


109-0 


138-6 


134-0 


1100 


4213 


— 


— 


— 


— 


— 


160-0 


1200 


46-86 

















166-0 


1300 


61-36 








— 


— 


_ 




1400 


56-14 


_ 


_ 


_ 


_ 


— 


_ 


1600 


61-06 


— 


_ 


— 


— 


— 


_ 


1600 


66-oa 


— 


— 


— 


— 


— 


— 


1700 


71-23 


— 


— 


— 


_ 


_ 


— 


1800 


76-60 


— 


— 


— 


— 


— 


— 



III. Kapitel. 

Pypometrie (Schluß). 

8. Optische Methoden der Temperaturmessung. 

Die hieher gehörigen Instrumente beruhen auf dem Zusammen- 
hange zwischen Temperatur und Lichtemi ssions vermögen heißer Körper. 

fl) Wenn man einen Körper allmählich erhitzt, so heginnt er 
von einer gewissen Temperatur an Lichtstrahlen auszusenden, deren 
Helligkeit mit steigender Temperatur wächst. Gleichzeitig ändert 
sich auch die Farbe des ausgestrahlten Lichtes. Bei vielen Indu- 
striezweigen kann man bei einiger Übung und Geschicklichkeit 
die ungefähre Ofentemperatur ohne jedes Instrument nach der 



^aovGoOt^lc 



71 



Helligkeit und der Farbenabstufong der glühenden Wände und der 
erlutzten Stoffe mit fceiem Äuge abschätzen. 

Die ältesten Angaben über die Tempefatur dieser sogenannten 
„Gliihfarben" röhren von Pouillet*) her. Sie mögen deshalb 
hier angef&hrt werden, weil sich noch viele ältere Angaben hier- 
auf beziehen. 

Maunsel White und F. W. Taylor haben**) die Tempe- 
ratur der Glahfarben mittels des Le Cbatelier-Pyrometers genau 
bestimmt; ebenso Howe. Die folgende Tabelle enthält die An- 
gaben dieser Forscher. 



rouiiut 


Howe 


White nnd Taylor | 


Oiahfube 


-c 


GEEthbtbe 


•c 


OlQlifbrbe 


"C 


- 


- 


™te»Bicht-(i.Dunkelo 
bues {bei TagM- 


47t 


- 


- 


be^iinendes GlUheD 


525 


Rot l liebt 


47E 






dnnklB Kotglut 


700 




650 


dankelrot oder blut- 








dankelrot i 


bia 


rot 


666 


rot 


SCO 


1 


62G 


duDkel Kinebrot 


686 


Kincbrot 


S0€ 


voll Kiwchtot 


700 


Kincbrot, völlige 
Botglut 


746 


iMlI Einchrot 


1000 


belle Botfflat 


850 


Rot 


843 


dankle 0»lbg;lat 


1100 






Orange 
hell Orange 


899 








960 


941 


helle Gelbglnt 


1200 


volle GelbglQt 


blB 












1000 


Gelb 


996 






hellgelb 


lOBO 


bellgelb 


1079 


WdBglot 


ISOO 


Welflglnt 


1160 


WeiBglnt 


1306 


beUe Weißglat 


1400 


— 


— 


— 


bleDdBDde WeiD- f 

1 


1600 
bis 

1600 


: 


- 


: 


: 



Die äußersten Strahlen des Spektrums charakterisiecen die 
Änderungen von Hell^keit und Farbe sehr gut ; aber die mittleren 
gelben Stahlen sind heller, und verdecken daher alle übrigen. Es 
lag somit der Versuch nahe, diese letzteren durch blaues Kobaltglas 
zu absorbieren. Betrachtet man jedoch einen glühenden Körper 
durch ein solches Glas, so erscheint er bei relativ niederen Tem- 
peraturen sehr rot, bei sehr hohen Temperaturen hingegen blau, 
and man erhält daher auf diese Weise weniger verläßliche Schätz- 
ungen, als wenn man sich nur des freien Auges bediente. 

Ä) Lunette pyromötrique von Mesur^ und NouSl, 
(Fig. 14, 15) ist von E. Ducpetet in Paris erhältlich. 

•) Compt. Bend, 3, p, 784 (18S6). 

**) The Uetallograpbist, 1900, p. 4t— 48. 



^aovGoOt^lc 



72 Pyromeliie. 

Die direkte Beobachtung der Glühfarben bietet gewisse Schwie- 
rigkeiten, da es hiebei auf persönliche Eignung und augenblick- 
liche Disposition der Beobachtung ankommt. Das Äuge kann die 
Farben ab stuf ungen nie mit absoluter Genauigkeit bestimmen, weil 
es dieselben nur auf Grund einer Vergleichung zu beurteilen ver- 
mag. Leicht kann in einem dunklen Hüttenraume die tiefe Kot^ 
glut eines schmelzenden Metalles für hellrot, und umgekehrt in einem 
lichten Baume hellrot für dunkelrot angesehen werden, kurz das 
Besultat derartiger Beobachtungen kann je nach dem Beobachter, 
nach der Beobachtungszeit und der Beleuchtung variieren. 




Fig. 14. Rff. 15. 

{Nach JUptDer: Fortschritte im EiBenhiltten-LBboratoriaiD.) 

Diesem Übel stände soll das pyrometriache Sehrohr vonMesure 
und Nouül abhelfen, indem es die Temperatur eines Körpers 
durch einfache Beobachtung, wobei auch die Glühfarbe genauer er- 
kannt werden kann, zu bestimmen erlaubt 

Der auf den Erscheinungen der Zirkularpolarisation beruhende 
Apparat besteht im wesentlichen aus zwei Nicoi'schen Prismen, 
dem Polarisator P und dem Analysator A. Zwischen diesen bei- 
den Prismen befindet sich eine senkrecht zur Hauptachse geschnittene 
Quarzscheibe von 11 mm Dicke, Q. Bei der Nullstellung des In- 
strumentes stehen die Einfallsebenen der beiden Nicols senkrecht 
aufeinander. Um sich von der Richtigkeit dieser Stellung über- 
zeugen zu können, läßt sich die Hülse M leicht abnehmen, worauf 
die Quarzplatte entfernt werden kann. Dem Okulare L steht am 
anderen Ende des Rohres das Objektiv G gegenüber, das aas einem 
Planglase oder aus einer gut polierten Zerstreuungslinse besteht. 

Sieht man mittels des Apparates gegen eine Lichtquelle, so 
treten folgende Erscheinungen ein. Hat das Licht den Nicol P 
passiert, so ist es polarisiert. Wäre keine Quarzplatte vorhanden, 
sondern würde sich unmittelbair der zweite (zum ersten senkrecht 
gestellte) Nicol anschließen, so würde dieses polarisierte Liebt 
an der Schnittfläche des Nicol reflektiert werden, das Gesichtsfeld 
würde also dunkel erscheinen. Die Quarzplatte bewirkt nun eine 



^aovGoOt^lc 



pTTometrie. 73 

Drehung der Folarisationsebene, die nach dem Bio t' sehen Gesetze 
der Dicke der Qnarzplatte proportional und annähernd im 
umgekehrten Verhältnisse zur Wellenlange der Lichtstrahlen 
steht*) Hiednrch werden einzelne Farben des Spektrums durch 
Interferenz zum Verlöschen gebracht und man wird daher im Apparate 
eine Mischfarbe erblicken, die von der Temperatur der Lichtquelle 
abhängen wird. Dreht man nun den Analysator, so wird sich diese 
Mischfarbe ändern, und wenn man das Instrument stets auf den- 
selben Farbenton einstellt, wird man aus der Drehung des Polari- 
sators auf die Temperatur des Körpers schließen können, dessen 
Lichtemission beobachtet wird. Zu diesem Zwecke ist bei unserem 
Instrumente der Analysator im Innern des Eohres drehbar. Um 
den DrehungswJnkel zu messen, besitzt das Instrument eine fixe 
Marke I und eine mit dem Okular und dem Analysator drehbare 
Gradeinteilung. Beobachtet man einen glühenden Körper, so wird 
man, da die Wellenlängen des von ihm ausgesendeten Lichtes je nach 
seiner Temperatur verschieden sind, bei langsamer Drehung des Ana- 
lysators bestimmte, aber je nach der Temperatur des glühenden Körpers 
verschiedene Farben erblicken. Dem Übergänge von einer Farbe 
zur anderen wird ein bestimmter Drehungswinkel entsprechen, der 
je nach der Temperatur des glühenden Körpers variieren wird. 

Man gelangt hiebei zu einer Drehstellung, bei welcher die Farbe 
durch eine weitere, äußerst geringe Drehung des Analysators rasch 
von blau in Rot übergeht. Zwischen diesen beiden Farben gewahrt 
man einen nur aus den äußersten Strahlen des Spektrums gebil- 
deten pnrpur violetten Farbenton**), welcher als charakteristisch für 
die Messung der Drehung dienen kann. (Zwischen Orün und Rot 
liegt eine andere, zitrongelbe Übergangsfarbe, die gleichfalls zu 
diesem Zwecke benutzbar ist.) Die Stellung des Zeigers I auf dem 
Gradbogen C gibt dann den Drehungswinkel, aus welchem die 
Temperatur abgeleitet wird. 

Zur Bestimmung der Temperatnrskala dienen die Pouillet'schen 
Angaben für die Glühtemperaturen und der Schmelzpunkt von 
Silber (954*C) und Platin (UTB^C) nach VioUe. 

OlÜhrube DrehuDgawiDkel TemperaliirtiDgabe 

beginnende Kirschrotglut 33" 800" C 

Kirschrotglut 40" 900" „ 

helle Kirschrotglut 46« 1000" „ 

*) Nach Stefao ist der Drehnogswinkel f einer 1 mm dicken Quarzplatte 
fOr Licht Ton dec WellenlBii^ X 

, _„ , 8-162* 

' — '■'"+jriö' 

**) „Übergang'Bfncbe'' oder „lensible Farbe" genannat; in der- 
selben fehlt das Gelb gftnilicli. 



^aovGoOt^lc 



= 69", 


T = 1260»C 


= 61-75" 


, = 1290",, 


= 59'6', 


„ = 1275" „ 


= 58-5*, 


, = 1245" , 


= 63-6", 


, =1340", 


= 50-5«, 


„ = 1060" , 



OlHlifub« Diohangstrinkel TempeTatnTs.ng'abe 

orangegelb 52" 1100« C 

gelb 57« 1200% 

hellgelb 62" 1300« „ 

helle Weißglut 66" 1400" „ 

blendende Weißglut 69" 1500" „ 

„ , 71—720 1600" „ 

73—74" 1700",, 

Sonnenlicht 84" 8000" „ (?) 

Einige mit diesem Instramente angestellte Temperaturmessnngen 
mögen hier mitgeteilt werden : 

a) Messungen des Verfassers : 
Bessemerstahl in der Pfanne . , Winkel = 

Martinofen, leer 

„ nachEinsatz des obigen 

Bessemerstahles . . . 

„ Mitte der Charge , , 

„ gegen Ende der Charge 

Glühofen 

ß) Messungen von J.Weiler (Journ. Iron Steel Inst. 1892, I). 
Temperatur im kleinen Bessemerkonverter während des 

Blasens T = 1330"C 

„ am Ende „ = 1580" , 

„ der Schlacke des 6 t-Konverters . . . . , = 1580" „ 

„ des Stahles in der Pfanne „ = 1640" „ 

„ des Stahles in der Coquille „ =1580"„ 

vorgewärmter Block „ = 1200" „ 

Block unter dem Hammer „ ^ 1080" „ 

Hochofen bei Graueisenerzeugung : 

Anfang der Schmelzzone „ = 1400" , 

Stahltiegelofen „ = 1600" „ 

Ziegelofen „ = 1100" „ 

Glühfarben : Rothitze ' „ = 525" , 

Kirschrot „ = 800" „ 

Orangerot „ = 1100" „ 

Weißhitze „=1300"„ 

„ blendende Weißhitze „= 1500" „ 

f) Messungen von Le Chatelier: 

Sonne Winkel = 84— 86", T = 8000"C 

Gasflamme „ = 65—70", „ = 1680° „ 

rotglühendes Platin ,. =■ 40—45", „ = 800" „ 



^aovGoOt^lc 



PTTomstile. 75 

Vorteilhaft ist es, um Seitenlicht abzuhalten, vor dem ObjekÜT 
ein Scbatziohr anzubringen. Hat man niedere Temperaturen zu 
bestimmeii, so ist eine Sammellinse vorzuschalten. 

c) Man kann die Temperatur auch durch das Verhältnis der 
Intensitäten zweier bestimmter Strahl engattungen (2. B, rot und 
grün), die von dem erhitzten Körper ausgesandt werden, ableiten. 
Die folgende Tabelle gibt den Unterschied der Emission von roten, 
grünen und blauen Strahlen verschiedener Körper im Vergleiche 
zu einem schwarzen Körper: 







Bot 


GfUn 


BUa 


Magnesia bei . 


. 1300" 


010 


015 


020 


B n ■ 


. 1560« 


0-30 


0-36 


0-40 


Kalk „ . 


. 1200« 


006 


010 


010 


" n ■ 


. 1700» 


0-60 


0-40 


O60 


Cllroinoxyd„ . 


. 1200« 


100 


100 


100 


n n ■ 


. 1700» 


100 


1-40 


O30 


Tliorrayd „ . 


. 120O« 


0-60 


0-50 


0-70 


n - ■ 


. 1760« 


0-60 


OÖO 


0-35 


Ceroxyd „ . 


. 1200« 


0-8 


100 


10 


n n ■ 


. 1700' 


0-9 


0-90 


086 


Auer-MiBchang 


bei 1200" 


0-25 


0-40 


10 


„ 


, 1700" 


OBO 


0-80 


10 



Hierauf hat Crova ein Pyrometer gegründet, doch erfordert 
KÜese Methode große Genauigkeit bei der photometrischen Messung. 

d) Ebenso gut kann man aber auch die Intensität eines einzigen 
Strahles von bestimmter Wellenlänge als Maß der Temperatur heran- 
ziehen. Zwar könnte man auf den ersten Blick glauben, daß diese 
Lichtintensität vom Emissionsvermögen des glühenden Körpers ab- 
hängen werde, das ja, nach den vorstehenden Zahlen recht verschieden 
ist. In Wirklichkeit wird jedoch bei den meisten Körpern das einer 
verschiedenen Erhitzung entsprechende Emissionsvermögen in dem 
Ofen durch das Reflexionsvermögen, das sich in entgegengesetztem 
Sinne ändert, wie ersteres, ausgeglichen. Überdies variiert das 
Emissionsvermögen der bei den meisten Industrien in Verwendung 
kommenden Körper nicht bedeutend. 

Auf diesem Prinzipe basiert das optische Pyrometer von 
Cornu-Le Chatelier (Fig. 16). Zur Messung dient ein Rohr, 
durch welches man direkt auf den glühenden Körper sieht. Ein 
aus einer Glasplatte mit parallelen Flächen (aber ohne Beleg) ge- 
bildeter Spiegel wirft das Bild einer kleinen Flamme auf das 
Okular. Ein vor dem Okulare befindliches rotes Glas erlaubt nur 
ganz bestimmte Strahlen zu beobachten. Vor das Objektiv können 
absorbierende Gläser geschaltet werden, welche nur ^ des auf- 



^aovGoOt^lc 



76 



pTTometrI«. 



fallenden Lichtea passieren lassen. Überdies ist zwischen diesen 
Gläsern und dem Objektive noch ein Katzenauge (Fig. 17) an- 
gebracht, durch welches das Licht beliebig abgeschwächt werden 
kann. Die Beobachtung erfolgt nun in der Weise, daß man das 




o: 



rote Licht, das vom glühenden Körper, dessen Temperatur bestimmt 
werden soll, mittels der vorgeschalteten Blendgläser und des Katzen- 
80 lange abschwächt, bis seine 
Helligkeit jener der Vergleicbslampe gleich 
geworden. Der Apparat wird durch direkten 
Vergleich mit einem Luftthermometer gra- 
duiert. Es wurden in dieser Weise folgende 
Pj j^ Lichtstärken (rotes Licht, X^659) ge- 

rotgltihende Kohle (600") 0-0001 

schmelzendes Silber (950") 0-015 

Stearinkerze, Gasbrenner, Amylacetatlampe . 1 

Pigeon-Lampe l-I 

Argandbrenner mit Glas 1-9 

Auerbrenner 2-05 

schmelzendes Feg 0^ (1350") 225 

schmelzendes Palladium (1550) 4-8 

schmelzendes Platin 15 

Inkandeszenzlampe 40 

Krater des elektrischen Lichtbogens . . 10000 

Sonnenlicht am Mittag 90000 

Auf diese Weise wurde zunächst ein Thermoelement graduiert 
und mittels diesem die Intensität der Lichtemission von schwarzem 
Eisenoxyd bei verschiedenen Temperaturen ermittelt. Als Gesetz 
iüT die Änderung der Intensität des roten Lichtes mit der Temperatur 
ergab sich der Ausdruck : 



^aovGoOt^lc 



i = io.T~"r, 

worin T die absolute Temperatur bedeutet. Mau erhält so für ver- 
scliiedene Temperaturen folgende Intensitäten in Kerzenstärkeu : 





Tempe- 
Mtorin'C 


iDtensitat 


T.n,p,- 
raturiu'C 


0-00008 


600 


390 


1800 


000073 


700 


600 


1900 


00046 


800 


930 


2000 


0020 


900 


1800 


3000 


0018 


1000 


9700 


4000 


0-24 


1100 


28000 


6000 


0-64 


1200 


56000 


6000 


1-63 


1300 


100000 


7000 


3-35 


1400 


150000 


8000 


6-7 


1500 


224000 


90OO 


12-9 


1600 


305000 


10000 


22-4 


1700 







Wie man sieht, wächst die Intensität sehr rapid. Macht man 
daher bei Bestimmung hoher Temperaturen einen Meßfehler um 
■^ Kerzenstärke, so beträgt der Temperaturfehler höchstens 2^3" C, 
ist also vollkommen zu veruachläßigen. Die Flamme im Ofen muß 
bei der Beobachtung möglichst vermieden werden, weil man sonst 
völlig irrige Temperaturangaben erhalten würde. Die Methode ist 
zur Messung hoher Temperaturen sehr geeignet, bei niederen aber 
weniger genau. 

Le Chatelier hat mit diesem Instrumente folgende Messun- 
gen ausgeführt: 

Martinofen . 1490" bis 1580" C 

Glasofen 1376" „ 1400» „ 

Ofen für Hartporzellan 1370» „ 

Ofen für Hartporzellan, neu 1250" „ 

Inkandeszenzlampe 1800" „ 

Elektrischer Lichtbogen 4100» „ 

Sonnenlicht 7600" „ 

Hochofen für Bessemerroheisen: . 

Vor den Formen 1930« C 

Roheisen, Beginn des Abstiches .... 1400" „ 
Roheisen, Ende des Abstiches 1520» . 



^aovGoOt^lc 



78 

Bessemerprozeß: 

ausfließende Schlacke . 1580" C 

Stahl beim Ausfließen in die Pfanne . . 164U'' „ 

Stahl beim Ausfließen in die Coquillen . . 1580** „ 

Wiedererhitzung des Ingots ...... 1200" „ 

Ende des Schmiedens 1080" „ 

Martinofen : 

Stahl während des Abstiches, Anfang . , 1580" C 

Stahl während des Abstiches, Ende . . . 1420' „ 

Stahl beim Gießen in die Koqnille . . . 1490" « 
Föry hat dieses Instrument etwas abgeändert. 

Auf demselben Prinzipe basiert das optische Pyrometer von 

Wanner. Bezeichnet man mit J die Lichtintensität, mit i. seine 

Wellenlänge, mit T die absolute Temperatur und mit c, und Cj 

zwei Konstante, so ist nach Wien: 

Da wir kein absolutes Maß fttr die Liohtintensität besitzen, können 
wir dieselbe nur mit einer anderen Lichtquelle vergleichen. Für 
letztere ist 

und daher: 

eine Gleichung, die nur mehr eine Eonstante enthält. Diese Gleichung 

gilt strenge genommen nur für absolut schwarze Körper, kann jedoch 
— wegen der allseitigen Keflexion im Ofeninneren — auch zu Tem- 
peraturmessungen im Ofen benützt werden. 

Bei der Bestimmung von Flammentemperaturen ist jedoch 
Vorsicht nötig. Ist die Temperatur der Flamme jener der sie umge- 
benden Ofenwände gleich, so ist die Methode ohne weiteres verwend- 
bar ; sind aber nur glühende Gase vorhanden, die etwa durch Natrium 
gefärbt sind, so erhält man nur dann richtige Ofentemperatnren, 
wenn die Flamme die bei der Messung benützten Lichtstrahlen 
unabsorbiert passieren läßt. Konvertergase sind für rot (jene Farbe, 
welche beim Wannerpyrometer benützt wird) schon ziemlich un- 
durchsichtig, namentlich, wenn darin viele feste Teile verbrennen. 
Man wird daher niedrigere Temperaturen erhalten. 

In dem Apparate wird das Licht durch ein geradsichtiges 
Prisma zerlegt und mittels eines schmalen Spaltes alles mit Aus- 



^aovGoOt^lc 



Pjronuitrie. 79 

nähme des der Frauenhofer'schen Linie C entsprechenden Lichtes 
abgeblendet. Da, wie obige Gleichung lehrt, die Temperatarmessung 
auf der Vergleichung zweier Lichtquellen basiert, dient als Normal- 
lichtquelle eine kleine elektrische Lampe, die vorn am Apparate 
angebracht ist und deren Licht mitt«la eines Vergleichsprismas in 
denselben gelangt, während das vom glühenden Körper, dessen Tem- 
peratur gemessen werden soll, ausstrahlende Licht direkt einfallt. 
Zum Vergleiche der beiden Lichtstärken dienen zwei Nicorsche 
Prismen, deren eines (der Analysat^ir) mit dem Okulare gedreht 
werden kann. Die an einer Kreisteiinng ablesbare Drehung dient. 
als Maß der Intensität, während die gesuchte Temperatur in einer 
Tabelle abgelesen wird. Blickt man durch den Apparat nach einem 
leuchtenden Gegenstande, so sieht man das Gesichtsfeld in zwei 
ungleich helle Hälften geteilt. Man dreht dann das Okular sa 
lange, bis beide gleich hell geworden, liest den Drehungswinkel ab 
und entnimmt die Temperatur aus der Tabelle. 

Der ganze Apparat, dessen optische Teile von Franz Schmidt 
& Haensch in Berlin angefertigt werden, ist etwa 30 cm lang^ 
wie ein Fernrohr gestaltet und leicht zu handhaben. Zum Betriebe 
der vorn angebrachten kleinen elektrischen 6- Voltlampe dienen drei 
Akkumulatoren. Da nun die Lichtstärke dieser Lampe von der 
Spannung des Akkumulators abhängt, muß eraterer von Zeit zu 
Zeit kontrolliert, beziehungsweise justiert werden, wozu eine Amyl- 
acetatlampe dient. 

Als untere Grenze für die mittels dieses Pyrometers zu mes- 
senden Temperaturen gilt (wegen der bei niederen Temperaturen 
wachsenden Lichtschwäche) 900* C; die obere Grenze kann nach 
Belieben gewählt werden. 

Temperaturmessungen mit dem Wannerpyrometer: 
a) Bei Hochöfen: 

ausfließende Schlacke (Horde) 1402" C 1370" C 

ausfließendes Roheisen (Horde) 1317" „ 1284" „ 

Roheisen, beim Abstich aus dem Mischer 1260" „ 

Roheisen, beim Einfließen in den Konverter 1240" „ 

Stahl beim Umkippen des Konverters 1460" „ 

Schlacke beim Umkippen des Konverters 1655" „ 

ausfließende Schlacke (Hsede) 1424" C 1372" „ 

ausfließendes Roheisen (Beginn des Abstiches) 

1384" C 1372—1330" „ 

Roheisen in einer prismatischen Gußform 1230" „ 

Roheisen beim Erstarren 1012" „ 

Schlacke aus dem Mischer 1384" C 1330" i, 



/i Goot^lc 



gO PTtometrie. 

Schlacke aas dem Konverter 1230** C 

Koheisen aus dem Hochofen (Witkowitz) ■ 1220** „ 

Stahl aus dem Konvert«r 1211" ^ 

Eisen aus dem Kupolofen (Osnabrück) 1239" „ 

b) Thomasprozeß (Temperatur der Konvertergase während einer 
Charge) 1310, 1381, 1293*), 1472, 1231*), 1310, 1331, 1483»), 
1472, 1494. 

Die Temperatur des Konverters ist weit höher. So wurde die 
Temperatur der abfließenden Sehlacke (3 Minuten nach Abstellen 
des Gebläses) zu 1700* C gefunden. 

c) Verschiedene Messungen: 

2irkon im Sauerstoff-Gasgebläse 2090" C 

elektrisches Bogenlieht mit Dochtkohle .... 3370 bis 3470 
«lektrisches Bogenlieht mit Retortenkohle . . . 3560 „ 3610 




'JfptrtarWinl!Ü,_ _ , 






Fig. 18. 

Von sonstigen optischen Pyrometern sind die von Holborn- 
Kurlbaum*) und von Morse") zu erwähnen, bei welchen die 
Intensität der elektrischen Vergleichslampe variiert wird. 

Auf der Messung der gesamten Energieausstrahlung eines 
.glühenden Körpers beruht das thermoelektrische Teleskop 
von Fery«). (Fig. 18.) 

Für die gesamte Energiestrahlung eines Körpers gilt das Stefan- 
Boltzmann'sche Gesetz: 

E = K(T*~T„*). 

In dieser Gleichung ist E die Energie, welche von einem 
«chwarzen Körper von der absoluten Temperatur T* auf einen 



*) Die mit * bezeicliDeten Temperatiuea fallen mit SchrottsuMto z 

') PiQtzlicher ächlackenausnorf. 

>Ö Sitcbei. d. h. Akad. d. W. BerUn, XIU, Jnm 1901, Ann. d. Pbytik, X, 
rp. 8S5. 1903. 

*) Ameiicaa Machinist, 1903. 

•) Campt. Rend. 134, p. 997 (1902). Ann. Chem. Ph^ra. 28, p. 428 (1903). 
£a wird hergesteUt von Ph. Pellin in Paria. 



^aovGoOt^lc 



PTTometrie. 



81 



Körper von der Temperatur T^" ausgestrahlt wird. K ist eine Kon- 
stante. Die Bichtigkeit dieses Gesetzes innerhalb weitester Temper atur- 
grenzen wurde von Lummer, Kurlbaum, Pringsheim, 
Paschen, u. a. nachgewiesen, Folgende Tabelle gibt die Beo- 
bachtungen von Pringsheim und Lummer: 



1 


3 


3 


4 


e 


6 






Gedu- 




AbBolnte 


T beob. 


Schwarzer Körper 


Temperat 


lierter 


K 10" 


Temperat. 


— T 


beobaebtet 


AoMcUa^ 




berecbaet 


berechnet 


Siedetopf . . . 


3731 


156 


127 


374-6 


— 1-5» 


Salpetepkesael . 


492-6 


638 


124 


492-0 


+ 0-6 




7230 


3320 


124-8 


7243 


— 1-3 


" '. 


745 


3810 


126-6 


749-1 


-4-1 


Schamotteofen 


810 


5150 


121-6 


806-5 


+ 3-5 


n ■ ■ 


868 


6910 


123-3 


867-1 


+ 0-9 


n 


1378 


44700 


124-2 


1379 


-1 


■ ■ 


1470 


57400 


123-1 


1468 


+ 2 


n ■ ■ 


1497 


60600 


120-9 


1488 


+ 9 


» ■ ■ 


1535 


67800 


1223 


1531 


+ 4 


Mittel 


123-8 



Die in Kolumne 2 angegebenen Temperaturen sind bezogen 
«uf die Temperaturskala von Holborn und Day*), bei welcher die 
thermoelektromotorisehe Kiaft des Le Chatelier-Elementes (Pt-(- Platin 
— Rhodium) an das Stiekstoffthermometer angeschlossen ist. Die 
dritte Kolumne enthält die Strahl ungsenergie des schwarzen Körpers 
bei der beobachteten Temperatur in Gestalt des bolometrisch ge- 
messenen und auf gleiches Maß reduzierten Galvanoraeterausschlages. 
Die Bolometerteraperatur betrug 290" absolut. För andere als 
schwarze Körper zeigen sich Abweichungen, wie folgende Be- 
obachtungen von Lummer und Kurlbaum erkennen lassen. 
(Siehe die folgenden Seiten.) 

Die Strahlungsenergie des Eisenoxydes ist also 4 — 5m al 
so groß als jene des polierten Platin, aber noch immer beträchtlich 
kleiner wie die des schwarzen Körpers. Mit steigender Temperatur 
wächst aber die Strahlung nicht schwarzer Körper schneller als die 
absolut schwarzer Körper. 

Bei dem F er y' sehen thermoelektrischen Teleskop (Fig. 18) 
fällt das Bild der glühenden Fläche, dessen Temperatur gemessen 
werden soll, auf die Lötstelle eines Kupfer-Konstantan-Thermo- 
dementes, in dessen Stromkreis ein Galvanometer geschaltet ist. 
Hiedurch wird die Lötstelle erwärmt und so entsteht ein Thermo- 
•) Ann. d. Pbya. 2, psjf. 505 (1900). 

Jflplner, Obcm. Teoboolo^e d. Eiiar(ieii, I. 6 



sasiGoOi^le 



82 Pyromstri«. 

ström, der im Galvanometer gemessen wird. Die Einstellung 
des Bildes der glühenden Fläche auf die Lötstelle des Thermo- 
elementes erfolgt mittels des Okulares 0. Das Objektiv F ist aus 
Flußspat hergestellt, weil dieser nur wenig strahlende Energie ab- 
sorbiert. Anderseits werden aber auch Instrumente mit Crlasobjektiven 
hergestellt. 









E "' 






T* — V 


T 


T. 


Schwuler 
Korper 


PoUerte» 
PUtin 


ElHnoz^d 


372-8 


290-6 


108-9 






492 


290 


109-0 


4-23 


_ 


654 


290 


108-4 


6-56 


331 


795 


290 


109-9 


8-14 


36-6 


1103 


290 


109-0 


12-18 


46-9 


1481 


290 


1107 


16-69 


64-3 


1761 


290 


— 


19-64 





Um zu zeigen, welche Übereinstimmung zwischen der Beobachtung 
mittels verschiedener optischer Pyrometer erzielt werden kann, möge 
folgende Zusammenstellung verschiedener Angaben Über die Tem- 
peratur des elektrischen Lichtbogens mitgeteilt werden') : 



Beobachter 


Absolute, Tem- 
peratur 


Methode 


Le Chatelier . . . 


4370 


Photometrie ; Intensität des 
roten Lichtes 


Violle ...... 


3870 


Kalorimetrie : spezifische 
Wärme der Kohle 


Wilson & Gray . 


3600 


Gesamtstrahlung v. Kupfer- 
oxyd(empiri8clieGleichung) 


Wanner .... 


3700-3900**) 


(je nach der angewendeten 
Kohle) Photometrie: Wien's 

Gesetz 


F6ry 


3600-4000 


Wellenlange der Maximal- 


Lummer & Prings- 




strahlung {Wien's Gesetz) 


heim .... 


3750-4200 


dtto. 


F4ry 


3760**) 


Boltzmann'schea Gesetz 



■) WBidner&BargeBs:TbelemperotiiTeoftbearc(Pb7S.Bev.l9,Nr. 1). 
**} Temperator de» Bdurarzen KSrpera. 



^aovGoOt^lc 



Beobachter 


Absolute Tem- 
peratoc 


Methode 


Waidner &Burge88») 


4150 •*) 
3690") 

3680**) 

3720**) 


Photometrie: Wien'e Gesetz 
Holborn-Kurlbaum's Pyro- 
meter (Wien's Gesetz) 
Wannerpyrometer (Wien's 

Gesetz) 
Le Chatelier-Pyrometer 
(Wien's Gesetz) 



9. Methoden, welche auf der Änderung des elek- 
trigchenLeitungs Widerstandes b e ruhen. ManhanndieTem- 
peratnr auch mittelsderÄnderungdes Leitungswiderstandes einer Platin- 
spirale messen, die man um einen Stab aus feuerfestem Ton wickelt 
und außen durch ein Tongefäß schützt (Fig. 19). Das Gesetz der 
Abhängigkeit des Leitungswiderstandes von der Temperatur ist durch 
eine Parabel des zweiten Grades gegeben. Dieses zuerst von Siemens 
angewendete Prinzip wurde von der Praxis bald wieder aufgegeben, 
weil das Platin durch Silicium, Phosphor uud die Keaktionsgase 
angegriffen wird und sein Leitungawiderstand hiebei große Verän- 
derungen erleiden kann. 



Fig. 19. 
Anfangs brachte man die Platinspirale in ein Platinrohr, das 
aber sehr zerbrechlich und teuer war. Man erkannte jedoch bald, 
daß ein Porzellanrohr dieselben Dienste leiste. Der Apparat bleibt 
aber immer noch sehr gebrechlich und wird kaum anderswo als in 
Laboratorien zu Messungen von großer Genauigkeit verwendet. 
Fischer teilt folgende Vergleichsmessungen mit; 



Pyrometer von 


Qaeckeüber- 

tbermometer 

(Oelliler) 


StBinle k Hal- 
tung (Graphit- 
Pyrometer) 


Siemene (WHer- 
standapjrameter 


FUcher 


358» 
728 
700 


361" 
612 
612 


602 





*) Beiner Graphit gibt eine am nicht mehr als 50° höhere Temperatur 
•*) Temporatni dea schwarzen Körperij. 



^aovGoOt^lc 



Pyrometer von 


(OeiOler) 


Steinle ft Har- 

.«n, (OrapUl- 

PjTometer) 


Siement (Wider- 


Fiicher 


260 
101 

102 
103 
103 
843 
910 
862 
858 
848 
511 
312 
294 


266 

98 
lOO 

99 
101 
751 
837 
778 
751 
744 
449 
308 
290 


754 

761 

730 
440 


261 
99-5 
99-8 
99-8 
99-8 

304 
287 



Auf demselben Prinzipe beruhen die Pyrometer von Hart- 
mann &Braiinin Bockheim-Frankfurt a/M, von G a 1 1 e □ d a r, U.A. 
Einige mit diesen Instrumenten ausgeführte Messungen mögen 

mitgeteilt werden : 

232» 



Zinn, Schmelzpunkt . 



(Callendar und Griffiths, 
Heycock und Neville) 



Wismut, , . . 


270« 


(Callenda 


Kadminm, „ . . 


322" 




Blei, „ . . 


328» 


„ 


Zink, „ . . 


421» 


„ 


Zink, „ . . 


419" 


(Heycock 








unreinigungen 


633« 


„ 


Antimon, „ . . 


629-6" 


„ 


Aluminium, „ (99-5%Äl 


654-6" 


„ 


Silber, , . . 


960-6'' 




Gold, „ . . 


1062" 




Kupfer, „ . . 


1080-5" 


„ 


K,SO., , . . 


1084" 


„ 


„ , Erstarrung . . 


1067" 


„ 


NaaSOi, Schmelzung . 


902" 


„ 


„ , Erstarrung , . 


883" 


„ 


Na,CO„ Schmelzpunkt . 


850" 


, 



10. Thermoelektrischea Pyrometer von H. Le Chatelier. 

Das Instrument beruht auf der Messung des Stromes, welchen 

ein Thermoelemeot liefert, dessen Lötstelle erwärmt wird. Die Löt- 



^aovGoOt^lc 



85 



stelle setzt sich unmittelbar mit dem Korper oder Raame, dessen 
Temperatur gemessen werden soll, in Temperaturgleichgewiclit, und 
man kann — was von großem praktischem Vorteile ist — die Meß- 
instrumente sehr weit von dem Orte aufstellen, an welchem die 
Temperaturmessung vorgenommen werden soll. 

Von Wichtigkeit ist die Wahl der Metalle, aus welchen daa 
Thermoelement hergestellt wird. Eisen oder Nickel lassen sich hie- 
für nicht verwenden, weil diese Metalle, wenn man sie an einem 
Punkte erwärmt, Nebenströme geben. Man benützt gewöhnlich einer- 
seits einen Flatindraht, anderseits einen solchen aus Platin und lO^/o 
Iridium oder Rhodium. 

Zur Messung des Stromes benützt Le Chatelier ein aperio- 
disches Galvanometer von Deprez d'Arsonval mit Spiegelab- 
lesung oder ein nach seinen Angaben von Pellin in Paris aua- 
geftlhrtes Zeigergalvanometer. Kaiser und Schmidt in Berlin, 
sowie Siemens und Halske verwenden Zeigergalvanometer. 

Nach den Untersuchungen H. Le Chateliers läßt sich der 
Zusammenhang zwischen elektromotorischer Kraft und Temperator- 
differenz von Lötstelle und freiem Ende für ein aus Platin und Palla- 
dium bestehendes Element durch die Gleichung: 

e = 4-3(t-y+-jI^(t>-V) 
ausdrQcken. Er fand : 

t— 1„ = 100« 4460 9540 1060" 1550" 
e = 500 2950 10900 12260 24030 
Wenn mau aber ein Thermoelement benützt, das aus Platin 
and einer Platinlegierung besteht, so erhält die Gleichung eine 
ganz andere Gestalt. So ergaben drei verschiedene Beobachtungen: 



B 


.TOI 


Le Chateliar 


Holbo 


a nnd Wien 


Pt~P 


90 + IrlO 


Pt-Pt 


90+EhlO 


Pt — 


Pt 90 Bh 10 


300" 


2800 


100" 


650 


100» 


665 


600" 


5250 


367" 


2770 


20Ü» 


1260 


700» 


7900 


445" 


3630 


400» 


3030 


900« 


10050 


665" 


6180 


600» 


4920 


1100" 


13800 


1060" 


10560 


800" 


6970 






1550" 


16100 


1000» 


9080 






1780" 


18200 


1200" 
1400» 
1600» 


11460 
13860 
16220 



sasiGoOi^le 



86 Pyrometrio. 

Alle diese BeobBchtungen lassen sich durch ähnliche Kurven 
darstellen. Für jene von Le Chatelier gilt: 

log e = 1-2196 log t + 0-302 
wobei e in Mikrovolts ausgedrückt ist. 

Am besten wird das Instrument durch direkte Beobachtungen 
geaicht. Hiezu können folgende Angaben dienen : 

^ Siedepunkt des Wassers .... 100" C 
i Naphthalin . 



Schmelzpunkt 


von Zink . . . 


420» 


^ 


Siedepunkt 


„ Schwefel . . 


445« 


„ 


Schmelzpunkt 


„ Aluminium . 


655» 


„ (667») 


„ 


„ Kochsalz . . 


800» 




^ 


„ Natriumsilikat 


883" 


^ 


Siedepunkt 


„ Zink . . . 


930« 


^ 


Schmelzpunkt 


„ Silber. . . 


960« 


n (961-5 <►) 


j, 


„ Gold . . . 


1045» 


„ (1064«) 


„ 


„ Palladium 


1500" 


„ 


P 


„ Platin . . 


1780» 





(die eingeklammerten Zahlen sind von Holborn 

und Wien bestimmt). 

Die Siedepunkte von Wasser, Naphthalin und 
Schwefel werden einfach in der Weise bestimmt, daß 
Fig. 20. man die Körper in einem unten geschlossenen, von 

einem schlechten Wärmeleiter umgebenen Glas- 
rohre zum Sieden erhitzt und die Lötstelle des Thermoelementes 
in den Dampf einhängt. Um den Siedepunkt des Zinkes zu erhalten, 
bringt mau das Thermoelement in eine Porzellanröhre (Fig. 20), die 
man in das geschmolzene Metall einsenkt. Um den Schmelzpunkt 
des Goldes zu bestimmen, wird das Thermoelement, unter welchem 
■ man einige Milligramme Gold anbringt, in einen 
mit Sand gefüllten Tiegel gebracht (Fig. 21) und 
über 1000" erhitzt. Hiebei verfolgt man den Gang 
des Galvanomoters. Wenn das Gold zu schmelzen 
beginnt, bleibt das Galvanometer stationär bis alles 
Gold geschmolzen ist, worauf erst die Temperatur 
wieder regelmäßig weiter steigt. 

Zur Messung der Temperatur von Stahlöfen, 

etc. wird das Thermoelement, dessen Driüite iso- 

p. „, liert sein müssen, um Kurzschluß zu vermeiden, in 

ein Eisenrohr eingeschlossen. In Porzellanöfen, wo 

die Temperaturmessungen konstant ausgeführt werden, ist das durch 

eine Steingutröhre geschützte Thermoelement bleibend im Ofen be- 



^aovGoOt^lc 



PTTometrie. 87 

festigt, ohne jedoch ins Ofeninnere za reichen. Es erhält die Wärme 
durch eine rund um dasselbe angeordnete ringförmige Vertiefung. 
In Deutschland wird das Instrument von W. C, Heraeus in 
Hanau und von Kaiser und Schmidt in Berlin in der aus 
Fig. 22 ersichtlichen Auaführung geliefert. Das Pyrometer ist speziell 
för industrielle Zwecke konstruiert. Im Berichte der „physikalisch-tech- 
nischen Reichs anstalt" in Berlin sind die Vorzüge des von H o 1 b o r n 
und Wien modifizierten Le Chatelier Pyrometers dargelegt. 



(Nach JQptner nnd Toldt: Chem. ealor.-Unters. Üb. GeneMtoren n. UartinSfeD). 

Ein großer Vorteil für die Praxis liegt darin, daß die Ablesung des 
Instrumentes so einfach ist, daß jeder halbwegs intelligente Arbeiter 
in kürzester Frist damit umgehen lernt. Das Instrument ist Überdies 
dauerhaft, seine Angaben werden durch die Einwirkung hoher 



^aovGoOt^lc 



88 Pjromotrie. 

Temperaturen nicht verändert, der Ableseapparat kann von der 
Stelle, wo die Temperatur gemessen werden soll, weit entfernt 
werden*), und endlich kann ein Ableseapparat für eine ganze Reihe 
von Thermoelementen benützt werden. 

Das Thermoelement besteht aus einem Draht aus reinem Platin 
von 0-Q mm Stärke und 1500 mm Länge, dessen eines Ende mit 
einem gleichen, ans einer Legierung von 107<, Rhodium und 907o 
Platin bestehenden Drahte zu einer kleinen Kugel zusammenge- 
schmolzen ist. Yon Wichtigkeit ist dabei die Reinheit der verwen- 
deten Metalle, um es stets mit annähernd gleichen thermoelektrischen 
Spannungen zu tun zu haben, was besonders bei Nachbestellungen 
von Bedeutung ist. Die beiden anderen Enden des vorgenannten 
Drahtes werden zu einem Stromkreise geschlossen. Durch Erhitzen der 
Lötstelle entsteht ein schwacher elektrischer Strom (im Mittel etwa 
O'OOl Volt für 100" Temper aturdifferenz zwischen Lötstelle und 
freiem Ende), Dieser Strom wird mittels eines Galvanometers ge- 
messen, das neben einer Einteilung in Mikrovolt noch eine 
unmittelbar ablesbare Temperaturskala besitzt. Die Genauigkeit des 
Instrumentes beträgt nachHolborn undWien bei ICOO^Ciö". 

Die Drähte des Elementes dürfen beim Gebrauche nicht mit 
Substanzen in Berührung kommen, die mit Platin oder dessen Le- 
gierung Verbindungen eingehen können. Dies wird durch eine ent- 
sprechende Montierung des Instrumentes in einer Porzellanröhre, 
welche gleichzeitig die Isolierung der Drähte ermöglicht, verhindert. 
Diese Porzellanhnlsen können Temperaturen bis 1600° aushalten. '•) 
Die Art der Montierung des Elementes ist aus Fig. 23 ersichtlich. 
Eine mit zentraler Bohrung versehene Hartgummiseheibe A ist von 
unten über das äußere Porzellanrohr geschoben. Diese Scheibe hat eine 
Aussparung, in welcher die äußere Verstärkung B des Porzellanrohres 
liegt. Zwischen A und B wird eine Schicht Asbestsehnur gelegt. 
Eine zweite Hartgummischeibe C enthält zwei feine Löcher, durch 
welche die Elementdrähte gezogen werden, und eine Vertiefung zur 
Aufnahme des — die Drähte isolierenden — Porzellan-Kapillarrohres, 
Diese zweite Hartgummischeibe C ist mittels dreier Messingschrauben 
mit der Hartgummischeibe A fest verbunden. Auf C sind zwei 
Klemmschrauben befestigt, welche die Element- und Zuleitungsdr ähte 
aufnehmen. Das äußere Porzellanrohr wird mit Asbestschnur um- 
wickelt und in das Eisenrohr D eingeschoben. Letzteres ist am 
unteren Ende mit einer abnehmbaren Kappe versehen, während am 

*) ]Joch darf der Widerstand der Leitung nicht mahr ais 1 Ohm betrBgen 
**) Ein vorzügliches, auch für Laboratorien anwendbareB ächatzmittel erhUt 
man, wenn maii feinstgepnl vettern Quarz lO^/g fonerfesten Tod zusetzt und die 
Masse mit Natron Wasserglas anrührt. 



sasiGoOi^le 



Pyromelrie. 89 

oberen Ende eine MafFe E aufgeschraubt wird, in welcher mittels 
dreier Eisenachrauben der Hartgtimmikopf des montierten Elementes 
befestigt wird. 

Wo es sich darum handelt, die Temperatur geschmolzener Me- 
talle, Schlacken, etc. zu bestimmen, können mit Vorteil die 
Schwimrapyrometer benützt werden *), die sich von den vorigen 
nur durch ihre kugelförmige Gestalt unterscheiden. 



(Sach JUptn«r und Toldt: Chem. calar. Unters, üb. OeDerntoien n. Martinafen.) 

Auf demselben Prinzipe beruhende Pyrometer werden auch von 
Hartmann und Braun erzeugt. Die Thermoelemente derselben be- 
stehen bis zu 1000" C aus Platin und Platinnickel, bis 1600" C 
aber gleichfalls aus Platin und Platinrhodium. Erstere Elemente 
besitzen die doppelte Empfindlichkeit wie letztere. 

Le Chatelier teilt folgende Temperaturmessungen mit: 

*) Slahl und Eisen, 1896, p. 6Ö4. 



^aovGoOt^lc 



90 PfTometrie. 

Martinofen: 

Gas beim Austritt aus dem Generatot 720" C 

„ „ Eintritt in den Regenerator 400" „ 

„ „ Austritt aus dem „ 1200" „ 

Luft „ „ „ „ . 1000" „ 

Essengase am Fuße der Esse 300* „ 

Ofen beim Frischen, Anfang 1550" „ 

„ g n ' Ende des Abstiches 1420" „ 

Gießpfanne, Anfang 1580" „ 

„ , Ende 1490" „ 

Stahl in der CoquiUe 1520" „ 

Glasofen: 

Tiegelofen Waunenofen 

Ofen, beim Läutern 1375" C 1400" C 

Glas, „ „ 1310" „ 1310" ^ 

„ bei der Arbeit 1045" „ 1045" „ 

Ausglühen der Flaschen Ö85" „ 

Strecken des Tafelglases 600" „ 

Leuchtgasfabrikation: 

Ofen, oben 1190" C 

„ , unten 1060" « 

Betörte am Ende der Destillation 975" „ 

Rauchgase 680» „ 

Keramik: 

Brenntemperatur Yon Hartporzellan 1400" C 

„ „ China-Porzellan 1275" „ 

„ „ Ziegeln 1100" „ 

11. Wiborgh's Thermophon (Fig. 24). 
Es besteht aus einem feuerfesten Tonzylinder, in dessen Mitte 
eine kleine mit Dynamit gefüllte Kupferkapsel angebracht ist. Die 

IThermophonkÖrper werden 
in den Raum gebracht, 
L dessen Temperatur gemessen 
' werden soll, und die Zeit 
beobachtet, bis Explosion ein- 
tritt {sie macht sich durch 
'^' ^*' einen leichten Knall kennt- 

lich.) SchließUch wird aus einer Tabelle die Temperatur abgelesen. 



^aovGoOt^lc 



91 



Zur Ermittlung der Zeit, welche erforderlich ist, um die im 
Innern des Thonzylinders Hegende Kapsel am Wege der Wäxme- 
leitung auf die Explosionatemperatur (150" C) zu erwärmen, dient 
die Fourier'sche Gleichung: 



,_e = (t-6,(i-AJ;-.', 



d<p). 



In derselben bedeutet: 
t die äußere Temperatur, 
y die Temperatur, welche ein im Innern des Körpers i 

X von seiner Oberfläche liegender Punkt nach der Zeit z erreicht, 
Q ursprüngliche Temperatur des Tonkörpers, 



C = Wärmeleitnngsvermögen des Körpers, 
c = speziHsche Wärme des Körpers, 
d = Gewicht Yon 1 m' des Körpers in kff, 
Z ^ Zeit in Stunden," 

X ^ Entfernung des betrachteten Punktes von der Oberfläche 
des Probekörpers in Metern. 

Zur Ermittlung der Temperatur kann man sich der folgenden 
Tabelle bedienen: 



"C 


' 


° 


ni. 1 


I 1 II 


III 1 




1 


s 


' 


1 

a 


1 - 


, 


n 




1 

a 


1 


300 
830 
840 
380 
380 
400 
420 
«0 
460 
4S0 
6O0 
620 
G40 
560 
680 
600 


3 

3 
2 

2 
2 


33-0 
60 
46-6 
S9'6 
17-0 
66 
68-0 
60-6 
44'a 
39'0 
33-8 
30-0 
86-4 
23-0 
SO-0 
17-S 


2 

2 
2 


46-4 
26-a 
9-2 
668 
46-8 
38-6 
320 
36-2 
21-4 
17-2 
13-4 
102 
7-4 
4-8 
2'4 
0-4 


— 


— 6-20 

— 640 

— 660 

— 680 

— 700 

— 720 
^ 740 

— 760 

— 780 

— 800 

— 830 

— 840 

— 860 

— 880 

— 900 

— 920 


~ 


14-8 — 

12'6 — 
10-4 — 
8'6 — 
6-8 — 
6-2 — 
3-6 — 
2-2 — 
1-0 — 
59-8 — 
58-4 — 
67-4 1 — 
66-4 — 
65-4 1 — 
64-4 — 
58-6 — 


68'0 
66-6 
65-0 
63-6 
52-2 
50-8 
49-8 
*8-6 
47-6 
46-6 
46'6 
44-8 
44-0 
43-2 
42-6 
41-8 


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940 




52-8 




41-2 






IMO 




40-2 








88-2 


960 




62-0 




40'6 






1460 




896 








38-0 


980 




61-2 




40-0 






1480 




39-4 








37-8 


1000 




60-6 




89'4 






l&OO 




392 








37-4 


1020 




49-8 










l&SO 




89-0 








372 


1040 




49'2 










1640 




386 








368 


1060 




48'6 




37'8 






1560 




88-4 








36-6 


lOSO 




480 




87-4 






1680 




380 








36-4 


1100 




47-3 




37'0 






1600 




87-8 








36-2 


1120 




46-8 




36-4 




44-6 


1620 




37-6 








86-0 


1140 




46-2 




86-0 




44-2 


1640 




37-4 








35-6 


1160 




45-6 




36-6 




43*6 


1660 




37-0 








85-4 


1180 




46-2 




35 2 




43-2 


1680 




3Ö'8 




- 




36-2 


1200 




446 




36-0 




428 


1700 




36 6 








3&0 


1220 




44'2 




846 




42'4 


1720 




36-4 








34-8 


1240 




43-8 




S4'2 




42-0 


1740 




36-2 








34-6 


1260 




43-4 




33-8 




41-6 


1760 




86'U 








84-4 


1280 




43-0 




38-4 




41-2 


1807 




35-8 








81-2 


1300 




42-6 




33'3 




40-8 


1800 




55-6 








84-0 


1320 




42-2 




82 8 




40-4 


1900 




34-6 








33-0 


'1340 




41-8 




32 6 




400 


2000 




33'8 








32-2 


1360 




41-4 




32-4 




39-6 


2100 




330 


' 






81-4 


1880 




41-2 




823 




39-2 


2300 




32-2 








80-8 


1400 




40-8 




320 




88-8 


2300 




31-6 


- 






30-2 


1420 


~ 


40-4 


~ 


" 


_ 


38-6 


2400 


~ 


31-0 


\- 


~ 


^ 


39 6 



Das Thermophon soll an einem trockenen Orte aufbewahrt 
werden und bei seiner Anwendung eine Temperatur von 18 — 22° C 



a) Temperaturbestimmung in Flammöfen, Muffelöfen, Schorn- 
steinen, etc., oder in allen den Fällen, wo das Thermophon auf einem 
festen Gegenstande ruht und von heißen Gasen umgeben ist. Die 
Zeit vom Einwerfen bis zur Explosion wird in Tabelle I abgelesen. 

b) Temperatur flüssiger Metalle, wie Zink, Blei, Kupfer, Silber und 
Gold. Man setzt ein unten geschlossenes Eisenrohr von 2 — 3 mm 
Wandstärke und 30 mm lichter Weite in das Metallbad ein. Hat 
der untere Teil desselben die Temperatur des Bades angenommen, 
wozu einige Minuten erforderlieh sind, so läßt man das Thermophon 
in die Röhre gleiten. Die Temperatur wird aus Tabelle H abgelesen. 

c) Temperatur von Metall- oder Schlackenbädern von sehr 
hoher Temperatur, wie Roheisen, Stahl, etc. Das Thermophon wird 
einfach auf die Oberfläche des Bades geworfen; die Temperatur- 
ablesung erfolgt mit Tabelle III. 



^aovGoOt^lc 



Pyrometrie. 93 

Obige Tabelle bezieht sich auf = 20° C. Ist die Lufttem- 
peratur eine andere, so muß eine Korrektur angebracht werden, die 
sich nach der Gleichung 

berechnet. Hierin ist y = 150" und 6 = 20" einzusetzen, wodurch 
man erhält: 

'>n Q' 

-150) 



15U- 

Hat man z. B. bei einer Lufttemperatur von 6' = 30" aus der 
Tabelle t = 2000" abgelesen, so beträgt die Korrektur 

= — 142", 

und ea wird die gemessene Temperatur t' = 2000 — 142 = 1858" C. 
Die mittels der Thermophone erhaltenen Temperaturangaben 
sind recht befriedigend, nur dürfen die Thermophonkörper nicht mit 
basischen Schlacken in Berührung kommen, welche den Tonzylinder 
chemisch angreifen. In solchem Falle tritt die Explosion zu früh 
ein und man erhält zu hohe Temperaturen. 
Temperaturmessungen: 

Lnftpjrometer ThermophoD 

Glühofen .... 784-5" C 772" C; 764" C 

„ .... 875-0" „ 888" „; 878" „ 

Martinofen*) ... — über 2400" ^ 

„ **)■■■ — 1812" „ 

„ •'*) . . — über 2400" „ 

Weißes Roheisen beim Abstich (in der Gußrinne, 1 m vom Stich- 
loch gemessen 1380" C. 

Für die industrielle Praxis leisten selbstregistrierende Pyrometer 
besonders gute Dienste, da dieselben eine fortlaufende Kontrolle 
des Temperaturganges gestatten. Die zahlreichen hieher gehörigen 
Instrumente können hier jedoch nicht besprochen werden. 

*] Dm Tbenaophon Itig auf der Schlackendecke; die Schl&cke war ssnei. 
••) Die Schlacke war abgezogeo. 
***) Das Th(trmapbou lag auf der Schlackendecke; die Schlacke war eebr 



^aovGoOt^lc 



94 VerbrenaiiiigBwIniie und Ihre BcBÜminiiDg. 

ÜbQDgsthemen: 

Übungen in der Handhabung verschiedener Pyrometer; 

Justierung derselben; 

Bestimmung von Schmelzpunkten, Erwärmungs- und Kählungs- 
kurven ; 

Vergleichende Temperaturmessungen mit verschiedenen Pyro- 
metern. 



IV. Kapitel. 

VerbreoDoiigswänne und ihre Beatünmnng. 

Unter Wärmewert, Brennwert, Heizwer t oder Heiz- 
effekt versteht man jene Wärmemenge, welche von einem be- 
stimmten Quantum des Brennmater iales bei seiner vollständigen Ver- 
brennung entwickelt wird, Sie wird meistens in Ealorieen ausgedrückt. 

Bezieht man diese Größe auf die Gewichtseinheit, so wird sie 
als absoluter, bezieht man sie hingegen auf die Yolumseinheit, 
so wird sie als spezifischer Heizeffekt bezeichnet. 

Unter pyrometrischem Heizeffekt endlich versteht man 
die Angabe der Temperatur, welche theoretisch durch Ver- 
brennung des betreffenden Feuerungsmateriales erzielt werden kann. 

Wir wollen zunächst die Bestimmung des absoluten Heiz- 
wertes, also ehemisch gesprochen, die Bestimmung der Verbren- 
nungswärme besprechen und hervorheben, daß dieselbe ge- 
wöhnlich in Kalori een, hin und wieder jedoch auch in Teilen des 
HeizefFektes von reinem Kohlenstoff, als „Verdampfungskraft", 
als einem bestimmten anderen Brennstoffe (meist weichem Holze) 
äquivalente BrennstofEmenge, oder auch als von 1 g des Brenn- 
stoffes reduzierte Bleimenge angegeben wird. 

Die Angabe des Heizwertes in Kalorieen ist ohne weiteres ver- 
ständlich, sie sagt, wieviel große Kalorieen 1 kg des Brennstoffes 
bei seiner Verbrennung liefert. Dividiert man diese Größe durch 
8080 (den Brennwert der Gewichtseinheit Holzkohle nach Favre 
und Silbermann), so erhält man den Heizwert in Teilen des 
Brennwertes von reinem Kohlenstoff. 

Die Angabe des Heizeffektes eines Brennmateriales als „Ver- 
dampfungskraft" wurde zuerst von Karmarsch vorgeschlagen. 
Man versteht hierunter die Angabe jener Wassermenge, welche durch 
Verbrennen der Gewichtseinheit eines Brennstoffes in Dampf Öber- 



^aovGoOt^lc 



VeTbreniiniigBwftTme und ihre Beitinunnng'. Q^ 

gefuhrt werden kann. Man erhält sie, wenn man den in Kalocieen 
ausgedrückten Heizwert durch 652 (die Wärmemenge, welche nach 
Rägnault 1 kff Wasser von 0'' C zugeführt werden muß, um es 
in Dampf von 150" C zu verwandeln) dividiert. 

Für manche Zwecke vergleicht man den HeizefTekt eines Brenn- 
materiales mit dem eines anderen, d. h. man gibt die diesem anderen 
Brennmaterials „äquivalente Brennstoffmenge" an. Diese 
hauptsächlich noch beim Militär übliche Art der Heizwertangabe bezieht 
sich meist auf 1 Raummeter weiches Scheitbolz als Vergleiche- 
einheit; der Brennwert desselben beträgt") nach Schwackhöfer 
rund 900.000 Kalorieen. 

Die Angabe des Heizwertes in der „von 1 g des Brennstoffes 
reduzierten Bleimenge" wird gelegentlich der Ber t hier' sehen Breua- 
wertbestimmung besprochen werden. 

Die folgende Tabelle kann zur Umrechnung dieser verschiedenen 
Brennwertangaben dienen : 



Heiiweit in 




Banmmeler 


EalorieeD 


EoMfutaa 


1 

8080 

652 

900.000 


000012376 
1 

0080693 
111-4 


0-0016337 
12-39 
1 
1380 


0-000001111 

0-00898 

0-000724 

I 



Bei der Bestimmung des Heizwertes ist zu beachten, daß der 
Wasserstoffgehalt desselben zu Wasser verbrennt. Je nachdem, ob 
man nun dieses Wasser vollständig kondensiert oder als Dampf 
vorhanden in Rechnung setzt, unterscheidet man den oberen und 
unteren Heizwert. Erstere Angabe ist mehr in den germanischen, 
letztere in den romanischen Ländern gebräuchlich. 

Zur Brennwertbestiramung sind nun folgende verschiedene 
Wege in Vorschlag gekommen: 

1. Direkte Bestimmung des Heizwertes: 

a) im kleinen, in Kalorimetern, 

b) im großen, an Dampfkesseln. 

2. Mit Hilfe empirischer Formeln unter Zugrunde- 
legung gewisser chemischer Vorproben; hieher gehören: 

a) Berechnung des Heizwertes aus der chemischen Zusammen- 
setzung (Elementaranalyse); 

•) Technologie I, p. 41. 



^aovGoOt^lc 



96 VeAreanotigiwtrme and ihr« B«Btimmnn^. 

b) Ableitung des Heizwertes aus dem zur vollständigen Ver- 
brennung nötigen Saaerstoffquantum (Methode von Berthier) ; 

c) mit Zugrundelegung einfacher chemischer Vorproben. 

1. Direkte Heizwertbeatimmung, Die hieher gehörigen 
Methoden sind unzweifelhaft die zweckmäßigsten und sichersten. 
Sollen jedoch verläßliche Resultate erzielt werden, so ist bei Durch- 
fährung der Versuche auf mancherlei Rücksicht zu nehmen. 
In erster Linie müssen alle Wärmeverluste und Wärmezu^nge ver- 
mieden werden. Dies ist bei kleineren Apparaten weit leichter zu 
bewerkstelligen als bei größeren, erfordert aber in allen Fällen große 
Sorgfalt und Genauigkeit, und dort, wo es sich um Versuche in 
großem Maßstabe handelt, sehr kostspielige Apparate, Aus diesem 
Grunde bedient mau sieh zur Erzieluug genauer Brennwertbestim- 
mungen meist kleiner Apparate und nur in seltenen Fällen eigens 
zu diesem Zwecke konstruierter Kalorimeterkessel, 

Freilich hat die Durchführung von Heizwertbestimmungen im 
kleinen Maßstabe den Nachteil, daß es sehr schwierig ist, aus der 
großen vorhandenen Breunstoffmasse eine verläßliche Durchschnitts- 
probe zu erhalten, die klein genug itit, um in den fraglichen Appa- 
raten verbrannt werden zu können. Es sind daher nur solche Appa- 
rate zu empfehlen, mit welchen eine einzelne Heizwertbestimmung 
so rasch und einfach, aber auch so sicher durchgeführt werden kann, 
daß es keinerlei Schwierigkeiten bietet, von jeder zu untersuchenden 
Brennstoffprobe eine Reihe von Heizwertbestimmungen auszuführen. 

Von den zahlreichen vorgeschlagenen Verbrennungskalorimetern 
sollen hier nur einige der verbreitetsten besprochen werden. 

Von den Kalorimetern, bei welchen die Verbrennung mittels Sauer- 
stoff unter Atmosphärendruck erfolgt, möge nur eines der ver- 
breitetsten, das Verbrennungskalorimeter von F. Fischer (Fig. ^5) 
angefahrt werden. Die Verbrennung erfolgt in Sauerstoff, der 
(eventuell nach vorhergehendem Waschen mit Kalilauge und Trocknen) 
durch das Gasrohr a und das mittels Gummischlauch damit ver- 
bundene Platinrohr r zugeführt wird. Letzteres steckt lose in dem 
Deckel e der aus 95''/(|igem Silber gefertigten Verbrennungskammer 
A und reicht in den Platintiegel z, welcher etwa 1 ff des zu unter- 
suchenden Brennmaterial es aufnimmt. Die Verbrennungsgase ent- 
weichen durch das Platinnetz u und dann nach abwärts, zwischen 
dem Tiegel und dem Ringe V durch das hohle Postamentchen s, 
den Ansatz i und die flache Büchse c in die Röhren c und b. Das 
Flatinnetz u, an welchem sich gebildeter Fingruß ansetzt, kommt 
zuletzt ebenfalls ins Glühen und bringt den Ruß so zur Verbrennung. 
Das Kalorimeter gefäß B, das mit 1500 g Wasser gefüllt ist, wird 
von einer Glaswollschicht C und den Holzmantel D umgeben. Die 



^aovGoOt^lc 



VerbrennnDgsw&Fme and ilire Beatimmnng. 97 

beiden Thermometer t dienen zur Messung der Temperatur des 
Kalorimeterwassers und der entweichenden Gase ; w endlich ist ein 
Bührer, der mittels des Gestänges m und der Seidenschnur o auf 
und ab bewegt werden kann. Die Thermometerablesungen erfolgen 
mittels Lupe auf O'Ol" C. 

Am zweckmäßigsten sind jene Verbrennungsbalorimeter, bei 
welchen die Verbrennung in Sauerstoff unter Druck erfolgt, wie die 
Apparate von Berthelot, Mahler, 
Stohmann, etc. Das Prinzip aller 
dieser Methoden besteht in der Ver- 
brennung des Heizstoffes in einem ge- 
schlossenen Hohlräume, in welchem 
derselbe mit einer genügenden Menge 
komprimiertem Sauerstoff eingeschlossen 
ist, und in der Beobachtung der Tem- 
peraturerhöhung, welche eine Wasser- 
masse (Kalorimeter w asser) hiebei er- 
leidet, in welche' der Apparat einge- 
senkt ist. 

Die kalorimetrische Bombe 
von Mahler ist in Fig. 26 abgebildet. 
Der Apparat hat folgende Bestandteile : 

1. Eine Bombe B aus vorzüglichem, 
mittelweichem Stahl, über einen Dorn 
geschmiedet. Dieser Stahl, etwas weicher 
als Kanonenstahl, hat eine absolute 
Festigkeit von 55 kn pro 1 mm^ und 
22*/(, Dehnung. Die Qualität des Stahles 
wurde sorgfältig gewählt, einerseits nm 
die nötige Festigkeit zu besitzen, ander- 
seits aber hauptsächlich um die Email- 
lierung, von welcher später die Bede 
sein wird, zu erleichtern. 

Die Bombe faßt 654 cm» und , , ^'^- ^^- ^ . , 
-1 ,,,.. -1 -in VI rv- (Ans Jüplner -Foriachntte"), 

ihre Wände sind 8 mm dick. Diese * "^ " ' 

Kapazität ist gegenüber jener der kalorimetrischen Bombe Ber- 
thelot s groß, um in jedem Falle einen Sauerstoifüberschuß 
zu haben, selbst wenn die Beinheit des verwendeten käuflichen 
Sauerstoffgases etwas zu wünschen übrig lassen sollte.*) Ander- 
seits ist diese Bombe auch zum Studium der Heizgase bestimmt, 

*) Ein mSBIger BUcketoffgebalt des Bomben Bsaerstoffes i»t QDScbadlicb, 

hingegen würde ein auch nur kleiner WasAeratoffgebiLlt (der manchmal vor- 
kommt) zQ hohe Yerbraauanga wärmen liefern. 

JOptner, Otaem. Teohnologlt A. BMrglen. I. ^ 



sasiGoOi^le 



93 Verbrenn nDf^wHrme nnd ihre BeBÜmmim^. 

welche bis TO^/o unwirksame Stoffe enthalten, weshalb von denselben 
für den Versuch bedeutende Mengen genommen werden mUssen, um 
eine meßbare Temperaturerhöhung des Kalorimeters zu erzielen. 

Die ogivale Form wurde gewählt, um das Emaillieren zu er- 
leichtern ; aach ist sie leicht zu sehmieden. Die Bombe ist außen 
vernickelt, innen aber durch einen Emailüberzug gegen die schgd- 
licben Einwirkungen der Salpetersäure geschützt, die bei der Ver- 
brennung stets entsteht. Dieser Emailüberzug ersetzt hier das 
Platinfutter des Apparates von Berthelot, 



(,Äus juptner „Bortscnnue-.) 

Die Bombe kann durch einen aufschraubbaren Pfropf ver- 
schlossen werden; zur Dichtung dient eine Bleischeibe. Der Pfropf 
trägt einen Hahn mit konischem Gewinde, der zum Einleiten des 
Sauerstoffes dient, und durch welchen eine wohl isolierte Elektrode 
E reicht, die nach innen zu mittels eines Piatinatabes F verlängert 
ist. Ein anderer, ebenso am Pfropfen befestigter Platinstab trägt 
eine Platinkapsel, welche zur Aufnahme der zu untersuchenden 
Brennstoffe dient. 

2. Die übrigen Bestandteile des Apparates sind das Kalori- 
meter D, die Kalorimeterumhüllung A und der Rührer S. Sie unter- 
scheiden sich von den in Berthelots Laboratorium verwendeten 
nur in Details, welche den Anschaffungspreis reduzieren. 

Der schneckenförmige Rührer Berthelots ist hier durch eine 
sehr einfache und sanft gehende Bewegungs Vorrichtung ersetzt, welche 
gestattet, mit Leichtigkeit und ohne jede Ermüdung eine gleich- 
mäßige Bewegung herzustellen. 



^aovGoOt^lc 



TerbrannmigiiTSTme nnd ihre BBltimmung. 99 

3. Ferner sind noch zu erwähnen: das Thermometer, das in 
-jjj" geteilt ist, die Elektrizitätsquelle P, welche entweder eine 
Keibungselektrisiermaschine, oder eine Bichromatbatterie von 
10 Volt ist, und der Minntenzähler : eine Uhr oder eine Sanduhr. 

4. Den Sauerstoff entnimmt Mahler einer Saueratoffborabe. 
Da der angemessene Druck zur Verbrennung von 1 g Steinkohle 
etwa 25 at beträgt, die Gefäße aber 1200 Liter (120 at) ent- 
halten, reicht eine solche für etwa 100 Bestimmungen. Ein zwischen 
die SaueretofTbombe and die Kaiorimeterbombe geschaltetes Mano- 
meter erlaubt den Druck des in die Bombe geleiteten Sauerstoffes 
zu regulieren. 

Für feste und flüssige Brennstoffe wählt man denselben mit 
25 at, fär sehr kohlenstoffreiche Gase, wie Leuchtgas, mit 5 at, und 
ffir arme Gase, wie Generatorgas, mit 1 at. 

Um eine vollständige Verbrennung zu sichern, muß ein ge- 
wisser Überschoß an Sauerstoff vorhanden sein; er darf aber nicht 
zu groß werden, um die Verbrennungstemperatur nicht zu stark 
herabzudrßcken, weil sonst die Verbrennung unvollständig werden 
könnte. 

Die beiden isolierten elektrischen Leiter, welche durch den 
Pfropfen reichen, sind innerhalb der Bombe durch eine Spirale aus 
Eisendraht von O'l mm Stärke verbunden. Dieser Draht geht durch 
einen Teil des Brennstoffes und bewirkt, wenn er zum Glühen 
kommt, die Entzündung desselben. 

Der Brennstoff befindet sich in einem Platinschiffchen, das, wie 
schon erwähnt, an einem der Stromzuleitungen befestigt ist. Bei 
einer Bombe von 650 cnt^ Inhalt kommt 1 g Brennstoff in An- 
wendung. Wenig flüchtige Flüssigkeiten können ohne weiteres ver- 
wendet werden. Für Gase entleert man die Bombe, füllt das Gas 
unter Druck bei bestimmter Temperatur ein und wiederholt dies 
zweimal, um die Luft vollständig zu entfernen. 

Es ist unerläßlich, daß das Wasser im Kalorimeter und im 
Hüllgeföße, sowie die Luft des Arbeitsraumes möglichst im Temperatur- 
gleicbgewicht stehen. Man läßt alle Apparate 24 Stunden vorher 
in einer genügenden Menge Wasser im Arbeitsraume stehen. Der 
Apparat soll vor der Sonne geschützt sein, auch muß das unnötige 
Offnen von Türen und Fenstern vermieden werden, nm einSchwanken 
der Temperatur zu verhindern. 

DieKonstanten des Kalorimeters werden bestimmt, indem man eine 
bekannte Menge einer bestimmten Verbindung von genau ermitteltem 
Heizwerte verbrennt, z, B. 1 ^ Naphthalin, das 0-70 Cal. entwickelt. 

Um eine Untersuchung zu machen, wägt man 1 g des zer- 
kleinerten Brennstoffes und gibt es in das Schiffchen ; er braucht 



^aovGoOt^lc 



100 TerbreDnDnpwftrme und ihre BMtlminiuig. 

nicht za fein gepulvert zu sein, weil er sonst von dem beim Ein- 
leiten von Sauerstoff entstehenden Gasstrome fortgerissen werden 
könnte. Muß man feines Pulver verbrennen, so wickelt man es in 
ein Stück Papier von bekanntem Gewicht, dessen Brennwert man 
in einem Parallel versuche bestimmte.*) 

Man schließt die Bombe und läßt den Sauerstoff langsam ein- 
treten, um Gasströmungen, die Kohlenpulver aus dem Platinschiffchen 
entführen könnten, zu vermeiden. Hat man den gewünschten Druck 
erreicht, so schließt man den Hahn und trennt die Bombe vom 
Manometer, Nun bringt man sie ins Kalorimeter und läßt fünf Minuten 
Zeit zum Temperatur ausgleiche. Um nicht Kohle aus dem Schiffchen 
zu verschütten, vermeidet man hiebei die Bombe zu neigen. 

Um eine gleichmäßige Wassertemperatur zu erhalten, setzt man 
den Ruhrer in rasche Bewegung. Man liest während drei Minuten 
die Kalorimetertemperatur ab, doch bleibt sie gewöhnlich konstant. 

Man entzündet den Brennstoff, indem man einen Strom von 
10 Volt durch den Eisendraht gehen laßt, und liest durch weitere 
sechs Minuten alle Minuten die Temperatur ab. Das Temperaturgleieh- 
gewicht zwischen Bombe und Kalorimeterw asser tritt gewöhnlich 
schon nach drei Minuten ein. Die Temperaturablesungen während der 
nächsten drei Minuten dienen zur Anbringung einer Korrektur für 
die durch Leitung und Strahlung vom Kalorimeter nach außen ab- 
gegebene Wärme. 

Hiebei genügt es gewöhnlich, wenn man zu der drei Minuten 
nach der Entzündung abgelesenen Temperaturerhöhung die in den 
beiden folgenden Minuten beobachtete Abkühlung addiert. Das ist 
zwar nicht ganz genau, genügt aber für technische Zwecke. Genauere 
Korrekturen geben Resultate, die um nicht mehr als -j^j der eben 
erwähnten Korrektur abweichen. 

Eine zweite Korrektur betrifft die Verbrennungs wärme des 
Eisendrahtes in Sauerstoff, welche für 1 g Eisen 1"600 Cal. beträgt, 
und jene Wärme, welche durch Bildung einer kleinen Menge 
Salpetersäure frei wird. Diese Menge der gebildeten Salpetersäure 
muß bei sehr genauen Untersuchungen bestimmt werden, bei tech- 
nischen Untersuchungen kann sie jedoch vernachlässigt werden, da 
der Fehler nur etwa jj^ beträgt, also durch den Fehler bei der 
Abkühlungskorrektur kompensiert wird. I g HNOj gibt bei seiner 
Bildung 0-230 Cal. 

Beispiel: Zur Verbrennung gelangte \g Naphtalin. 
Wassergehalt des Kalorimeters . . . 2200 g 

Wasserwert der Bombe, etc 480 „ 

zusammen 2680 g 
irauchzn Zjlinderu prosBen, wodurch das Ver- 



^aovGoOt^lc 



VerbreDnunggwftrme nnd ihre BflBtimmnn|f. 



Vor dem Versache TerbianDaDg Abkühlung 

0' 1752» 3' 20-15° 6' 21-09'' 

1' 17'52" 4' 21-06« 7' 2107'> 

2' nöS" 5' 2111" 8' 21-09» 

Beobachtete Temperaturerhöhung . . S'bd" 

AbkühlungskorrektUF 0-04" 

Summe 3-63" 

Wärmemenge 3-63 X 2-68 = 9728 Cal. 

Eisenkorrektur 0025 X 1'60 = 0040 „ 

Differenz 9688 Cal. 

Hätte man auch noch für die gebildete Salpeteraäure eine 
Korrektur angebracht, so hätte man 9-685 Cal. erhalten. 

Mahler hat bei einem Vortrage, also unter Umständen, die 
das Erreichen des Wärme gl eichgewichtes im Kalorimeter tatsächlich 
ausschließen, den Brennwert einer Steinkohle zu 8373 Kalorieen ge- 
funden, während er im Laboratorium unter Beachtung aller Vor- 
sichtsmaßregeln einen um l"3''/o kleineren Wert erhielt. 

Enthält die Kohle erhebliche Schwefelmengen, so müssen auch 
diese berücksichtigt werden. Sie werden vollständig zu Schwefel- 
säure oxydiert und können nach Auswaschen der Bombe in bekannter 
Weise bestimmt werden. 

Ganz ähnlich sind auch die übrigen Kalorimeterbomben, bei 
welchen die Verbrennung mit Sauerstoff unter Druck erfolgt, ein- 
gerichtet. 

Alle in derartigen Apparaten ausgeführten Bestimmungen leiden 
jedoch an zwei Fehlern: Sie geben einerseits den Heizwert der 
Kohle, wenn die Verbrennung bei konstantem Volum erfolgt, während 
sie in der Praxis stets bei konstantem Drucke verbrannt werden 
(worauf wir später noch zu sprechen kommen werden), anderseits 
aber liefern sie den sogenannten oberen Heizwert, indem sowohl 
das hygroskopische Wasser der Kohle als auch das bei der Ver- 
brennung gebildete bis zur Lufttemperatur abgekühlt, d. h. konden- 
siert wird, so daß der in der Bombe ermittelte Heizwert die 
latente Verdampfungswärme des Wassers eingeschlossen enthält, die 
aber in der Feuerungspraxis nie zur Ausnützung gelangen kann. 
Diesem letzteren Übelstande zu begegnen, hat K r o e k e r*) vorgeschla- 
gen, die Bombe nach erfolgter Verbrennung in ein auf 105 — 110" 
erwärmtes Ölbad zu stellen und das so verdampfte Wasser in einem 
Chlor calciumapparat zu absorbieren. Schließlich wird trockene 

*) Die TOD ihm modifizierte Mahler'scbe Bombe iat tod Julius Peters in 
Berlin lo beziehen. 



^aovGoOt^lc 



102 



VerbrenniuigsirinDa und ihre BestiinmaDi^, 



2440 i 



Luft durch die Bombe gesaugt. Da er überdies sehr genaue Korrek- 
turen für die Abkühlung des Kalorimeters anbringt, möge ein 
Beispiel seiner Methode angeführt werden. 

Zimmertemperatur 2Ü". 
Wasser im Kalorimeter = 2100 ^ 

Wasserwert des Instrumentes ^ 340 „ ] 

Gewicht von Eisendraht und Kohlenbrikett ^ 10959 j 
„ „ „ allein = 0-0187 , 

Gewicht des Kohlenbrikett allein 10772 ff 

Gewicht der Chlorcalciumvorlage : 
ä) vor dem Versuche 482169 ff 

b) nach „ „ 48-7606 „ 

Gewicht des Gesamtwassers 05436 ff 

„ Wassers in Og 00250 „ 

„ Wassers in der Kohle 05186 ^ = 48%. 
Gang der Temperatur. 



Nr. 


Vorrerauoli 






ibtannj '^J;- 


ihhmng 


";•- Abl..™j 


Diffe- 




T- 


t- 


t = T' = 


,■ = 




1 

2 
3 
4 
6 
6 
7 
8 
9 
10 


18:750 + 
18-753 0003 
18-753 0-000 
18-766 0-008 
18-756 0000 
18-757 OOOl 
18-758 0001 
18-768 0-000 
18-759 0001 
18-759 0-000 


18-759 
19170 
20-630 
21-240 
21-690 
21-723 
21-749 


18-769 21-744 
21-742 
21-739 
21-729 
21-720 
21713 

21749 21-707 


0-002 
0-003 
0-010 
0-009 
0-007 
0-006 
O003 


Die Kohle 
wurde im 

angeliefer- 
ten Zustan- 
de,alsoniciit 

lufttrocken 
verbrannt. 


Differenz 


2-990 21-704 


Summe 


187-769 0-009 




173-798 


0-040 




Mittel 


18-766 0-001 




j 21-726 


0-006 





Die Temperatur des Kalorimeter wassers stieg somit um 2-990". 
Zur Temperaturkorrektur dient die Regnault-Stohmann- 
Pfaundier'sche Formel : 



t, +t„ 



+ 2(t)- 



^aovGoOt^lc 



TerbrenDangBvrftrm« und ihre B«Btimmuiig. 1( 

HieriD bedeutet 

V ^ Mittel der Temperaturdifferenzen des Vorversuchea 
T = „ „ Temperaturabi es ungen „ „ 

^n tji ■ ■ ■ tn^ Temperaturablesungen des Hauptversuches 
v' = Mittel der Temperaturdifferenzen des Nachvetsuchea 
t' := „ „ Temperatiirablesungen „ „ 

n ^ ZiJil der Ablesungen des Hauptversuchea. 
Für unser Beispiel ist: 

V — y'= 0001+ 0006 = 0006» 

t' — T = 21 725 — 18-766 = 2-969« 

t^ — ti _ 0-411 _ 



= 0046' 

ti+t„ 40-488 



2:(t) 



2 2 

123-002" 
= 7. 18-756 -=131-292' 



= 20-244» 



(n — 1) V = 6 . 0001 = 0006" 
Hieraaa berechnet sich die Korrektur zu : 

Korr. = -|^ (0046 + 20-244 + 123012 - 131-292) — 0-006 
= 0-012« 

Korrigierte Temperaturerhöhung = 2990 + 0-012 = 3-002«.*) 
Wärmeentwicklung im Kalorimeter: 

3-002 X 2440 = 7324-8 cal. 
0-0187 ff Eisendraht geben bei der Verbrennung 2992 cal., zieht man 
dies vom obigem Werte ab, ao erhält man als Heizwert der Kohle 

Für die gebildeten Säuren zieht Kroeker 8 cal. (als Mittel- 
wert) ab, wodurch sich der Heizwert der Kohlen schließlich zu 
7324-8 — 29-9 - 8 ._„, „ , 
1-0772 =6^6^°-'- 

stellt.**) 

*) Hatten wir, wie Mahler, nur die AbkUMang nach den ersten 3 Minuten 
beiQcksiebtigt, bo b&tten wir die Korrektur zu 21-744 — 21-739 = O-OOS" gefunden. 
**) Hatten wir die Mahler'sche Korrektor angewendet and die Korrektor fDr 
SalpeteTsOurebildiing vemadil&aBie't, so hätten wir gefonden; 
(3-99Q + 0-006) 8440- 
1-0772 



= 6756 osi. 



^aovGoOt^lc 



104 



TerbreunnogswäTina und ihre Beatimmonff. 



Im ganzen sind 0'5436 g Wasser in der Chlorcalciumvorlage 

aufgefangen worden. Hievon stammen aber, wie durch vorhergehende 
Versuche festgestellt wurde, 0'025 g aus dem zur Verwendung ge- 
kommenen komprimierten Sauerstoffe, so daß auf die verbrannte 
Kohle allein (0'5436 — 0025) g Wasser = 0-5186 g (= 48% der 
verbrannten Kohle) Wasser treffen. Die latente Verdampfungswärme 
desselben beträgt 

0-48 X 600 = 288 cal. 
so daß wir als nutzbaren Heizwert der Kohlen (unteren Heizwert) 

6764 — 288 = 6476 cal. 
erhalteft, ra «■ 



Kg. 27. Piff. 28. 

(Nach Zeitschrift für angewandte Chemie.) 

Hiezu wäre zu erwähnen, daß der Gehalt der Kohle an hygro- 
skopischem Wasser je nach Umständen großen Schwankungen unter- 
liegt, daß daher für die Brennwertbestimmung nur getrocknete 
Kohle beniitj;t werden soll. Auch ist die Bestimmung des Wasser- 
inhaltes des Kalorimeters eine ziemlich mißliche Sache, so daß es 
besser scheint, den Wasserstoffgehalt der Kohle durch Elementar- 
analyse zu bestimmen. ' 

Ein anderes Kalorimeter zur Bestimmung des Heizwertes von 
Brennmaterialien, das sich wegen seiner Billigkeit steigender Ver- 



^aovGoOt^lc 



Verbrennnugswftniie and ihre Beitimmnag. J05 

breitung erfreut, wurde von S, W. Parr, Professor an der Staats- 
universität von Illinois, in Champaign, konstruiert.*) Das Kalorimeter 
geht von demselben Gedanken aus wie die Kalorimeterbomben, daß 
die Verbrennung nämlich innerhalb eines geschlossenen Raumes in der 
Weise erfolge, daß während derselben weder Gase in diesen Raum 
ein- noch aus demselben austreten. Da hiebei der Sauerstoff in fester 
Form zur Anwendung kommt und die entstehenden Verbrennungs- 
produkte in feste Verbindungen übergeführt werden, erfolgt die 
Verbrennung ohne Überdruck, weshalb die kostspielige Bombe entfällt. 

Fig. 27 stellt den ganzen Apparat, Fig. 28 das Reaktionsgefäß 
(die „Patrone") dar. Das eigentliche Kalorimeter besteht aus dem 
vernickelten Kupfergefäße A, das etwas über 2 Liter Inhalt besitzt 
und in einem Gefäße C aas künstlich gehärteter Holzmasse steht, das 
wieder von einem weiteren ähnlichen Gefäße B umgeben ist. Das Ganze 
ist mit dem aus einem Stück bestehenden Doppeldeckel G ver- 
schlossen. Es wird auf diese Weise eine so gute Wärmeisolierung 
erzielt, daß das bei der Reaktion erhaltene Temperaturmaximum 
5 Minuten lang konstant bleibt, ohne auch nur um xnVa " ^u sinken. 

Das Reaktionsgefäß D ist ein starker, vernickelter Messingzylinder 
von etwa 35 cin^ Inhalt, der unten und oben durch aufschranbbare 
Deckel und Lederseheiben verschlossen ist. Der untere Deckel J 
ruht auf einem mit dem Einsatzzylinder E verbundenen konischen 
Li^er F; der obere Deckel verlängert sich in ein Ansatzrohr H, 
welches durch den Deckel G hindurch nach außen reicht, and 
auf welches man die Schnurrolle P aufstecken kann. Auf D werden 
mittels federnder Klammern 4 Schraubenflügel h h aufgesteckt. Setzt 
man das Ganze (mittels einer Raabe'schen Turbine) in genügend 
rasche Drehung (150 Touren pro Minute), so bewegt sich das 
Kalorimeterwasser in der Richtung der Pfeile und es wird voll- 
ständiger Temperaturausgleich innerhalb des Kalorimeters erzielt. 

Aus Fig. 28, welche das Reaktionagefaß (die , Patrone") in 
größerem Maßstabe im Schnitte darstellt, ist zu ersehen, daß das 
Bohr H noch ein engeres, seitlich geschlitztes Rohr L enthält, das 
unten in ein konisches Ventil K ausläuft. Die Spiralfeder M hält 
letzteres so lange geschlossen, als man nicht auf N einen Druck ausübt 

Im Deckel G ist schließlich noch ein 8—9 mm weites Loch 
vorgesehen, durch welches ein mindestens in ^^"j besser in ^J^" ge- 
teiltes Thermometer eingehängt wird. Die Graduierung des Thermo- 
meters geht von 15 bis 26* und hat eine Länge von 38 bis 40 cm. 
Wichtig ist, daß der graduierte Teil des Thermometers genau zylin- 
drisch sei. 



*) Lunge: Über daa Terfohreu von Parr mir BeBtimmnug das Heizwertes 
1 BieunBloffen (ZtacLft. f. angen. Chemie 1901, p. 793—300). 



^aovGoOt^lc 



106 VeTbrennaiigswftrme and ihre BeBtimmnn^. 

Die Handhabung des Instrumentes ist folgende : Nachdem man 
das Doppelgefäß CB auf einen festen Tisch gestellt hat, füllt mau 
das Kalorimeterge^ A außerhalb der UolzhüUen mit genau 2 Liter 
Wasser (am besten mit destiiliertem), wobei man Sorge trägt, daß 
weder Ä außen noch C innen fencht werden. Die Temperatur des 
Wassers soll etwa 2" unter der Zimmertemperatur betragen. Nun 
wird A in das Holzgefäß C B eingesetzt, daa Reaktiunagefaß D ' 
unter gelindem Erwärmen auf einem Sandbade vollständig ge- 
trocknet, der untere Deckel J dicht aufgeschraubt und etwa 10;? Na- 
triumsuperoxyd eingetragen (dasselbe wird durch ein Sieb von höchstens 
1 mm Maschenweite gesiebt). Nun wird das Brennmaterial") (0"5 oder 
l'O g) und eventuell noch später zu erwähnende Zusätze in daa 
Reaktionsgefäß gebracht und der Deckel (dessen Ventil, falls es 
naß geworden, vorher getrocknet werden muß) aufgeschraubt. Wahrend 
man den Ansatz N mittels eines Fingers nach oben druckt, schüttelt 
man gut durch, klopft leicht auf, um die Masse am Boden abzu- 
lagern, probiert das Ventil K, ob es leicht spielt, steckt die Feder- 
klammern hh an und setzt das Gefäß D in A ein. 

Nun wird der Deckel G aufgesetzt, die Schnurscheibe E auf- 
gestekt, die Schnur darüber gelegt und das Thermometer r, wie 
in der Figur ersichtlich, eingesetzt. Man läßt den Rubrer so lange 
gehen (etwa 3 Minuten) bis das Termometer vollkommen kon- 
stant geworden, worauf man abliest, den Motor aber bia zu Ende 
des Versuches weiterlaufen läßt. 

Die Zündung erfolgt durch ein glühendes Stückchen Eisendraht 
von 10 mm Länge und 2^ mm Durchmesser, das etwa 0"4 g wiegt 
und so oft gebraucht werden kann, bis sein Gewicht erheblich 
unter, 0^4 g gesunken ist. Hat dieser Draht eine Temperatur von 
700", 80 bringt er 0-4 X 0-12 X 700= 336 cal. mit sich, was 
einer Temperaturerhöhung von O'Olö" im Kalorimeter entspricht. 
Da man nun auf 0005* abliest, wird die Korrektur dadurch bewerk- 
stelligt, daß man von der abgelesenen Temperaturerhöhung O'Olö" 
abzieht.**) 

*) Dasaalbe wird vorher durch ein Siel) mit 03 mm Maschen weite geiieht; 
harter Anthrazit ist noch feiner zu palvem. Braunkohlen mUBsen vorher einige 
Stunden bei 106—110" getrocknet werden, wai bei Steinkohlen nur dum nötig 
ist, wenn Bie mehr als 2 big S-5'/g Feuchtigkeit enthalten. Von Brannkohlen nimoit 
man 1 17 ohne weiteren Zusatz, von gewöhnlichen bituminSsea Steinkoblea nimmt 
man 0'5 ff nebst einem Zusatz von 05 g feingepulverter feiner Weinsäure; von 
harten Kohlen, Anthraziten, u. dgl. 0'5 g wozu noch 0'6 g feingepolverte Weiu- 
eäace und l'O g Ealimnpersulfkt gefügt werden. 

**) Hatte das Gewicht des Drahtes um 0'050 g abgenammen, so betrOge der 
Eorrekturfehler erst 0001°; wftre die Temperatur des Eisendrshtea nur 500", so 
betrüge der Fehler ungelUhr ebenso viel; in beiden Fallen läge er alio noch 
innerhalb der Beobachtangsfehlar. 



^aovGoOt^lc 



Verbr«nnDDg8ir&nne und ihre BeHtimmnng. ]^07 

Der Eisendraht wird mittels einer stark getrümmten Pinzette 
gefaßt, in einer Bunsenflamme zu Kotglut erhitzt und bei N in 
das Reaktionsgefäß fallen gelaasen, worauf man N mittels der Pin- 
zette scharf unter schnellem Loslassen heriint«rdrackt, so daß das 
Eisen aus K herausfällt, ohne daß Gas aus L entweicht. Man hört 
einige Sekunden lang ein Geräusch und das Thermometer steigt an- 
fangs schnell, dann langsam. Nach 4—5 Minuten ist das Maximum 
erreicht, das etwa 5 Minuten konstant bleibt und abgelesen wird. 

Nun ist der Versuch beendet, worauf man den Motor abstellt 
und den Apparat auseinandernimmt. Den Zylinder D legt man in 
eine mit warmem Wasser gefüllte Schale, worin sich sein Inhalt 
unter starkem Erwärmen leicht löst. Man neutralisiert die Lösung 
mit Salzsäure und kann dann leicht erkennen, ob noch unverbrannte 
Kohlenteilchen vorhanden sind, in welchem Falle der Versuch ver- 
loren ist. Das kommt aber nur bei Anthrazit vor, wenn mau den 
Zusatz von Kalinmpersulfat weggelassen hat. Bei Steinkohlen ge- 
nügt der Weins äurezua atz und bei Braunkohlen ersetzt man den- 
selben durch Verdopplung der Kohlenmengen. Das Gefäß D wird 
schließlich sofort gewaschen und getrocknet. 

Der Wasserwert des Kalorimeters ist 123'5 g (derselbe ist 
nachzuprüfen) ; einschließlich des Kalorimeterwassers haben wir 
also 2l23'6 g. Von der entwickelten Wärme (Temperaturer- 
höhung = t' — t) kommt nach zahlreichen Versuchen 1Z\ auf 
die Verbrennung selbst, 277a *'^f ^^^ Keaktion der Verbrennungs- 
produkte mit Na/), bezw, mit Na^Oj. Hat man also \g Kohle 
verbrannt (Braunkohle), so werden 0-73 X 2123-5 (t' — t) = 1550 
(f — t) cal. entwickelt. Man braucht also von der abgelesenen 
TemperatordifTerenz t' — t nur O'OIS" für die mit dem heißen Eisen- 
draht eingeführte Wärme abzuführen und den Rest mit 1550 zu 
multipliziren, um den Brennwert pro 1 g Kohle zu ermitteln. 

Bei Steinkohlen verwendet man nur 0-5 y, müßte also den 
abgelesenen Temperaturunterschied mit 3100 multiplizieren. Vorher 
muß man aber die für 0-5 g Weinsäure und 04 g Eisen von 700* 
gültige Zahl von O'Sö" abziehen. 

Bei Anthrazit gilt folgendes: l'Oj Persulfat für sich, und 
0-4 y Eisen geben eine Temperaturerhöhung von O'ISS", anderseits 
geben 0"5 g Weinsäure und Ü'4 g Eisen, wie wir früher gesehen haben, 
eine solche von OSÖ". Da man aber nur ein Eisenstückchen zur 
Zündung braucht, muß man die einem solchen entsprechende Tempera- 
turerhöhung in Abzug bringen, und erhält somit als Korrektur für 
0-5 5- Weinsäure, l'Oy Persulfat und 0-4 g Eisen: 0-85 + 0155 — 
— 0-015 = 0-99». 



^aovGoOt^lc 



108 



VsrbreiiDangswKrnie and ihre Bntimiiiaiig. 



Hat das Natriumperoxyd zuviel Feuchtigkeit augezogen, so 
fallen die Resultate zu hoch aus. Man macht dann einen Eontroll- 
versuch mit 0'5^ Weinsäure und etwa 5 Meßbecher (7 <)') Natriumsuper- 
oxyd. Steigt hieliei die Kalorimetertemperatur höher als O'SÖ", so ist 
dies beim Hauptversuche in der Weise zu berücksichtigen, daß man für 
je O'l" der beobachteten MehrsteigerungOlö"*) in Abzug bringt. Diese 
Korrektor läßt sich vermeiden, wenn man das Feroxyd in kleinen 
dichtachlicßenden Blechdosen zu ÖO oder 100^ aufbewahrt. 

Man muß sich hüten, das unentzündete Gemisch von Kohle 
und Natrium peroxyd in Wasser zu werfen, weil sonst eine heftige 
Entzündung mit Explosionserscheinungen eintreten kann. Deshalb 
muß man auch sorgßiltig darauf achten, daß innerhalb des Ven- 
tiles kein Wasaertropfen zurückbleibt. 

Von Lunge und Parr angestellte Parallelversuche mit dem 
Parr'schen Kalorimeter und der Mahler'schen Bombe ergaben fol- 
gende Werte: 



Art der 



H 



Heizwert nach 



Ruhr- 
Sammkohle 



Koks 

Anthrazit 
von Wales 

Englischer 
Anthrazit 



76881 
7703 1 



Braisette 
Saarkohle 
Cardiff- 
kohle 
Saarkohle 

Braun- 
kohlen- 
brikett 



3059 
?981 

S640 
3049 



79671 
8013/ 



74D9 
Ö594 
7872 

7146 



80441 

79981 
83241 

83271 
73781 
74091 



7161 
7207 



5084 
5068 



7184 
5076 



+ 10 
+ 16 
+ 9 
+ 47 
-28 
— 39 

-15 

+ 40 
+ 
+ 38 

+ 39 



0600 g Weinsäure 

0'5 g Weinsäure + 
1000 y Persulfat 

0600 y Weinsäure 
0500 g Weinsäure 
0-600 3' Weinsäure 

0'500p'Weinsäure+ 
1-OOOy Persulfat 

0*500 g Weinsäure 

0500 g Weinsäure 

0'500j Weinsäure 

0500 3 Weinsäure 
Kein Zusatz, aber 
1-000 s» Kohle erst 
getrocknet, dann 
verbrannt 



mja bisr einsD gajuiea Becher, beim TorTersacbe aber aal ] Becher 



^aovGoOt^lc 



Verbrennungsw&nne und ihr« Beitimmiiiig. 1Q9 

Die Versuchsdampfkessel, die zur Bestimmung des Heiz- 
wertes von Brennmaterialien im großen bestimmt sind, dürfen keines- 
falls gewöbnliche Dampfkessel sein, weil bei solchen stets Wärme- 
verluste auftreten, die keineswegs gleichmäßig sind, sondern ziem- 
lichen Schwankungen unterliegen. Man maß daher eigens für solche 
Zwecke konstruierte Kalorimeterkessel anwenden, von deren 
Beschreibung wir hier absehen.*) 

Bei allen derartigen Heiz Wertbestimmungen darf nicht vergessen 
werden, daß sich die Verbrennungswarme sowohl mit dem Drucke 
als mit der Temperatur, bei welcher die Verbrennung stattfindet, 
ändert. Dies ist nicht allein deshalb von Wichtigkeit, weil wir hie- 
nach den Wärmeeffekt beurteilen können, welchen derselbe Brennstoff 
anter verschiedenen Umständen liefern kann, und weil die in der 
Bombe erhaltenen Zahlen (Verbrennung bei konstantem Volum) für 
die Praxis, wo die Verbrennung bei konstantem Drucke erfolgt, 
einer Umrechnung bedürfen. 

Diese Veränderungen der Verbrennungswärme beruhen auf dem be- 
kannten energetischen Grundsätze : „DieSumme derimlnnem 
eines Körpersystemes angesammelten Energiemengen, 
w'enn dasselbe von einem bestimmten Zustande in einen 
anderen übergeht, hängt nur von dem Anfangs- und 
Endzustände ab, d. h. sie ist von den bei der Umwandlung auf- 
tretenden Zwischenzuständen unabhängig. In dem speziellen Falle, 
wo Anfangs- und Endzustand gleich sind (Kreisprozeß), ist diese 
Summe gleich Null. 

Tn den folgenden Betrachtungen gilt die vom Systeme entwickelte 
und nach außen abgegebene Wärme, sowie eine Volumsvergrößerung 
des Systemes als positiv. 

Beziehungen zwischen Verbrennungswärme bei 
konstantem Volum und bei konstantem Drucke. 

Die Verbrennungswärme bei konstantem Drucke ist größer als 
jene bei konstantem Volum, und zwar (wenn die Verbrennung bei 
0" C erfolgt) um sovielmal 0'54 Cal. als die bei der Verbrennung 
eintretende Kontraktion in Molekularvolumen ausmacht. 

Verbrennen wir ein Gasgemenge bei konstantem Drucke, so er- 
halten wir eine Wärmemenge Q. Hiebei dehnt sich das Gas an- 
fangs infolge seiner Erwärmung aus, zieht sich aber dann bei 
seiner Abkühlung bis znr Anfangstemperatur auf ein Volum zu- 
sammen, das um so viel kleiner ist wie das Anfangsvolum, als der 

*) Bunte, Bericbte der Heizverancbsstation München, bayr. Indastrie- und 
Gewerbeblart 1879, p. 117—331; 1880, p. 399 ff.; 1881, p. 1 mit Tafeln, Lau- 
rent, Bejchceibnng des VersQcbBkesseb, 1878, p 161; Muspratt iheoret, prakt. 
und analst Chemis, 4 Auflage, Bd. 4, p 372. 



^aovGoOt^lc 



110 Terbrenniuigaw&rnie und ihre BeBtimmang. 

bei der Verbrennung durch Verminderung der vorhandenen Mole- 
kalzahl eintretenden Kontraktion entspricht.*) 

Ist die Verbrennung in einem einseitig geschlossenen Zylinder 
erfolgt, in welchem sich ein luftdicht schließender Kolben ohne 
Reibung auf und ab bewegen kann, so können wir diesen Kolben 
nach erfolgter Verbrennung und Abkühlung auf die Anfangstem- 
peratur so weit heben, daß die Verbrennungsprodukte wieder das 
ursprüngliche Volum einnehmen. Die hiebei aufzuwendende Arbeit 
entspricht dem Ausdruck A.P.V. 

Lassen wir hingegen die Verbrennung sich bei konstantem 
Volum vollziehen, so entwickelt sich hiebei die Wärmemenge q, und 
nach dem Vorigen ist 

q = Q_A.P.V 
oder, weil 



Enthält das System n Mole, so ist aber nach dem Boyle^ 
Gay- Luasac' sehen Glesetze: 

PV=nRT = n--^^-T. 



Setzen wir hierin 



so erhalten wir; 



T =273, 

P„= 10333 Ä-?K. 

V„ = 0-02242 w«, 



10333 X 0-02242 X 273 

^ ■ 273 X 428 

= Q—n. 0-5411 Calorieen. 
Denselben Wert können wir übrigens weit einfacher erhalten, 
wenn wir bedenken, daß für 1 Mol der vollkommenen Gase 

*) 2 Vol. Wasaeratoffgas geben so mit 1 Vol. Saueratoffgas, 2 Vol. WasBer- 
dampf; die Kontraktion Ist daher '/g ; Kohlenstoff gibt bei seiner Verbrennung 
ZQ CO, dasselbe Volam, wie der verbratinta Saneratoff ursprllaglich besaß; die 
Kontraktion ist alao hier Nail; verbrennt hingegen KohlenatoCT za Kohlenoijd, 
so ist das Volam des gebildeten CO doppelt so groß, ala das des verbrannten 
Sanetstoffes warj die Kontraktion ist also — '/j. 



sasiGoOi^le 



VerbreiintiDgswIime nnd ifare BMUmmnog. lU 

M(Cp — c,) = 1-982 cal 
ist, und daß die auf absolute Temperaturen bezogene Gasgleichung 
von der Annahme ausgeht, daß die Crasgesetze bis zum absoluten 
Nullpunkte gelten und daß die Gase bei dieser Temperatur den 
Baum Null einnehmen. Wir haben dann : 
q = Q-A.P.V 
= Q — M(Cp- c,)T 
_ l-98aX273 

~^ 1000 

= Q — 5411 Cal. 
pro Mol. 

Diese Gleichung erlaubt die in der Bombe bei konstantem 
Volum erhaltenen Verbrennungswärmen auf konstanten Druck um- 
zurechnen. Man erhält so beispielweise pro Mol des verbrannten 
Körpers: 

Reaktion Kontraktion Verbrennungs- 

in wärme bei kon- 

Molen stantem 

n Volum Druck 

H, +0 = H,0 1-5 68-2 690 

CO-f = C0 0-5 67 9 68'2 

i (H, + CO) + - i (H,0 + CO,) 1 «8 68-5 

CH, + 2 0ä = C0, +2HjO 2 2124 213-5 

i(2C,Hj + 5 0,) = 2C0, + H,0 1-5 314-9 315-7 

Alle diese Berechnungen beziehen sich auf den Fall, daß bei 
der Verbrennung flüssiges Wasser gebildet wird (oberer Heiz- 
wert). Will man den unteren Heizwert berechnen, so ist die 
latente Verdampfungswärme des Wassers (108 Cal. pro Mol) in Abzug 
zu bringen. 

Aue der Gleichung p v = RT folgt aber auch noch, daß überall 
dort, wo 1 Mol eines Gases unter beliebigem Drucke p entsteht 
oder verschwindet, die äußere Arbeit p v = RT = 1-982T cal auf- 
gewendet oder geleistet wird. Für die mittlere Lufttemperatur von 
18" C ist diese Arbeitsgröße somit 1'982 (273 -f 18) = 582 cal. Dort, 
wo, wie bei der Verbrennung in der Bombe, die Gase tatsächlich 
entstehen oder versehwinden, trägt auch die unmittelbar gefundene 
Verbren nungs wärme diesem Umstände Rechnung. Das ist aber bei 
dem Parr' sehen Kalorimeter nicht der Fall, da hier ursprünglich 
kein gasförmiger Sauerstoff vorhanden ist und die entstehenden 
Verbrennungsprodukte aus dem Gasraume wieder verschwinden. 
Für den Kohlenstoff macht dies allerdings keinen Unterschied, da 
die Bildung von CO^ ohne Volumsänderung stattfindet. Beim Wasser- 



^aovGoOt^lc 



112 Verbrenanui^wanii« and ihre BeitlmmDag. 

Stoff ist dies jedoch nicht der Fall, da ja bei seiner Verbrennung 
eine Kontraktion eintritt, was im Parr' sehen Kalorimeter nicht 
der Fall ist. Dementaprechend gibt das Parr'ache Kalorimeter nicht 
die Verb ren nun gs wärme bei konstantem Volum, sondern bei kon- 
stantem Drucke, und deshalb sind auch die mittels desselben 
gefundenen Heizwerte meist größer als die in der Bombe ermittelten. 

Aus dem früher erwähnten energetischen Grundsatze folgt un- 
mittelbar das Giesetz: 

Die bei einer direkten Reaktion entwickelte Wär- 
me ist die Summealler Wärmemengen, welche ent- 
wickelt werden, wenn von einem gegebenen Anfangs- 
zustande aus der Endzustand durch verschiedene auf- 
einander folgende Reaktionen erreicht wird. 

Dieser Satz läßt sich dazu benützen, um Reaktionswärmen zu 
berechnen, die einer unmittelbaren Messung nicht zugänglich sind, 
wie die Büdungswärme des Kohlenoxydes : 

C + Oa = COj entwickelt q = 943 Cal. 

C -J- = CO „ qi = X „ 

CO-i-0 =C0» « q8-=68-2 „ 

Nach obigem Satze ist: 

q = qi + qs, 

also 

qi = q - qa 

= 94-3 — 68-2 = 26 1 Cal. 
In dieser Weise berechnet man die Bildungswärme' aller or- 
ganischen Verbindungen, indem man von ihren Verbrennunga- 
wärmen jene ihrer Elementarbestandteile abzieht, z. B. : 

C + H^+2 0, = CO, -I- 2 H3O, q = 94-3-(-2 X 690= 232 3 Cal. 
C -I- H, = CH^ , q, =. X „ 

CH, -j-20, = COj -f- 2 HiO, qj =213-5 „ 

q, = q — q, 

= 232 3 — 213-5 =18-8 Cal. 
Umgekehrt kann man aus der Bildungswärme organischer Ver- 
bindungen (und diese sind in den thermochemisehen Tabellen allein 
angegeben) ihre Verbrennungswärmen berechnen, z. B. : 
C, (Diamant) + H, = C,H, q =— 58- 1 Cal. 

2C,+20, =2 CO, q.= + 188-6 , 1 

H,-|-0 ~HaO (flüssig) q, = + 69-0 „ n'" 

CjH.-i-bO =2CO,4-HsO(flüssig)q, = x 

qa = qi + q» — q 

= 188-6 -1- 69-0 — (— 53-1) = 3157 Cal. 



^aovGoOt^lc 



YetbrenDangsw&tme und ihre Bestimmang. 113 

Beziehungen zwischen Verbrennungswärme und 
Verbrennungstemperatur. Die Verbrennungswärme ändert 
sich mit der Temperatur in einem Sinne, der vom Vorzeichen des 
Unterschiedes der spezifischen Wärmen des Systemea vor und nach 
der Verbrennung abhängt. Am besten läßt sich der Zusammenhang 
zwischen Verbrennungs wärme und Temperatur an einem Beispiele 
zeigen. Wir wollen die Verbrennungs wärme des Wasserstoffes bei 
1000° C berechnen und hiebei annehmen, daß das gebildete Wasser 
in Dampfform verbleibe. Wir haben dann bei 15" C; 
Hg -f-0 = H30 (Dampf) . . . q,, = + 690 — 10 8 = -f-58-2Cal. 

Wenn wir den Wasserstoff bei 15" C verbrennen und den ge- 
bildeten Wasserdampf auf 1000" erwärmen, so haben wir ; 

q,, — /c.dt = 58-2-110 

■is = 47-2 Cal.*} 

Erwärmen wir hingegen Wasserstoff und Sauerstoff zuerst auf 
1000" und verbrennen sie dann bei dieser Temperatur, so haben wir 

-/"(c, + c,)dt + q,ooo = -a-5 + 3-7) + q,ooo 

und hieraus folgt: 

q.ooo - qi5 - /(c - c, - c,) d t = 58-4 Cal. 

Der Unterschied ist in diesem Falle gering, in anderen jedoch 
viel größer. So haben wir z B, für CO + = CO, : 

q /'c.dt = 68-2— 12-4 

i^ = 5&-8 Cal. 

- IK 4-C.)dt + q,ooo = q,<.«o - IM 
und daher 

qiooo = 66 9 Cal. 
Bezeichnen wir die Wärmekapazitäten des Syatemes im Anfangs- 
nnd im Endzustande mit c^ und c„, so können wir dieses 
(Kirchhoff' sehe) Gesetz allgemein in die Form bringen; 



*) / c. dt wird negativ, weil zur ErtTärmnng; dem Bjeteme von aufieu Wärme 
EDgsnhTt weiden maS, während q,,, eine Wärmeabgabe nach «ufien darstellt. 
JaptDST, Cham. Ttchnologl« d. EnoixiHi. I. S 



sasiGoOi^le 



Wi Indirekte MethodeD im BMUmmung d«r VArbrennuii^wftnne. 

V. Kapitel. 

ladirekf« Methoden zur BestimmuDg der VerbrenDungswärme. 

a) Berechnung des Heizwertes ans der Elementar- 
analyse. 
Diein der Industrie gewöhnlichzur Verwendungkommenden Brenn- 
stoffe sind Gemenge verschiedener, meist nicht näher bekannter chemi- 
scher Verbindungen. Da diese im allgemeinen auch verschiedene Brenn- 
werte besitzen, so ist es im voraus klar, daß die Berechnung des 
Heizwertes der festen Brennmaterialien aus ihrer Elementarzu- 
sammeusetzung keine genauen Resultate ergeben kann. Überdies 
ist die Durchführung einer E lerne ntaranaijse weit umständlicher 
als die einer Verbrennung in der Bombe, und die Schwierigkeit, für 
die Untersuchung eine richtige Durchschnittsprobe zu erhalten, ist 
in beiden Fällen gleich groß. 

Immerhin ist für gewisse Brennstoif arten und bei Benützung 
geeigneter empirischer Formeln ein Resultat zu erzielen, das für 
viele praktische Zwecke hinreicht 

Nach Dulong bedient man sich ftlr Steinkohlen gewöhnlich 
der Formel : 

_ 8080 C + 34600 (H — » 0) 
^~ 100 

während man für Braunkohlen (Torf und Holz) die Formel 
„ _ 8080 C + 29633 H, — 637 (W + W,) 
^ 100 

benützt. In diesen Gleichungen bedeutet : 
C den Prozentgehalt an Kohlenstoff 
H „ „ „ Wasserstoff 

„ , „ Sauerstoff 

H, „ „ „ disponiblem Wasserstoff*) (Hl =H — i 0) 

W ■„ „ „ chemisch gebundenem Wasser *) (W^ ^ 0) 

W, „ „ „ hygroskopischem Wasser 

8080 die Verbrennungswärme des Kohlenstoffes (nach Favre und 
Silbermann) 
34600 „ „ des Wasserstoffes zu flüssigem Wasser 

(nach Berthelot) 
29633 „ „ des Wasserstoffes zu Wasserdampf 

637 „ Verdampfungs wärme des Wassers. 

*) Alle Kohlen enthalten — aach itn ^tiockaeten Znstande — noch Kohlen- 
stoff, SaneratoS nnd Wasaentoff. Man glanbte nun froher, daS dieeer Saaentoff 



^aovGoOt^lc 



iDdirekte Methoden zor Beatiiamag dsT TerbrenDangawarme. J15 

Enthält eine Kohle auch sogenannten „schädlichen" oder 
„verbrennlichen" Schwefel, d. h. Schwefel in einer anderen 
Form als Sulfat, so entwickelt auch dieser bei der Verbrennung 
Wärme. Um diese Wärmeentwicklung gleichfalls zu berücksichtigen, 
wird zu obigen Ausdrücken noch das Produkt aus dem Prozent- 
gehalte an Schwefel (S) und -r^ Cal. addiert, 

A) Heizwertbestiramung nach Berthier*). 

Die Berthier'sche Methode beruht auf der Bestimmung der 
zur vollständigen Verbrennung eines Brennstoffes nötigen Sauer- 
stoffmenge, und stützt sich auf das sogenannte Weite r'sche Gesetz, 
dessen Unrichtigkeit jedoch schon lange nachgewiesen ist. Daß diese 
Methode trotzdem noch immer hin und wieder in Gebrauch ist, ver- 
dankt sie ihrer außerordentlichen Einfachheit, W e 1 1 e r glaubte, 
daß bei der Verbrennung einer und derselben Sauerstoffmenge mit 
beliebigen anderen Elementen stets dieselbe Wärmemenge entwickelt 
werde. Dies ist aber nicht der Fall, denn ea entwickelt 1 kcf Sauer- 
stoff bei seiner Verbindung mit : 

Kohlenstoff zn Kohlensäure 3030 Cal. 

Wasserstoff „ flüssigem Wasser 4272 „ 

n „ Wasserdampf 4192 „ 

Da man der Berechnung des Heizwertes nach Berthier jene 
Wärmemenge zu Grunde legt, welche der Verbrennung von Sauer- 
stoff mit Kohlenstoff zu Kohlensäure entspricht, 
so müssen die hieraus abgeleiteten Werte im all- 
gemeinen zu niedrig ausfallen, und dieser Fehler 
muß um so größer werden, je mehr disponiblen 
Wasserstoff das Brennmaterial enthält, 

Berthier führte die nach ihm benannte 
Probe in folgender Weise aus : 1 g (von Graphit 
0-5 g) des betreffenden, möglichst zerkleinerten 
Brennmateriales wird genau abgewogen, mit 
40—50 (/ feinster, durch Seide gesiebter und 
von metallischen Teilchen befreiter Bleiglätte 
innig gemischt und in eine Probiertute ^' 

mit einem Teile des WaaBer»loSes verbanden, sie „cheraiach gebundenes Waaser" 
ia der Kohle enlbalten sei; den WaaserstoSliberscbuQ aber bezeicbnete man als 
diaponiblen WaBaerstoff. 

*) Diese und die folgenden Methoden der Heiznettbestimmung werden beat- 
zutage nar mehr dort anagefUhrt, wo alle Mittel fehlen, am eine direkte BeBtim- 
mung im Kalorimeter oder eine ElementaranalTse ausfuhren zo können. Wenn 
aie hier dennoch kurii besprochen werden, bo greschieht es nar der VollatÄndigkeit 
wegen nnd am za zeigen, in welcher Weise man sich in tecbniacbea Fragen 
helfen kann, 

8» 

D.qit.zeaOvGoOt^lc 



1X6 Indirekte Hethodea znr Bditimmang: der Verbreiiniuigiirtnne. 

(Fig, 29) gefallt. Über diese Mischung gibt man noch 20—26 g 
Bleiglätte, setzt die Tute vorsichtig in einen geeigneten, zur Rot- 
glut erhitzten Muffel- oder Windofen (im Notfalle genügt selbst 
ein gut ziehender gewöhnlicher Herd), bedeckt mit einem Deckel, 
und erhitzt möglichst rasch zur Rotglut; in \ bis 1 Stunde ist 
die Operation vollendet. Hiebei wurde die Bleiglätte entsprechend 
der vorhandenen Brennmaterial menge unter Oxydation der letzteren 
zu metallischem Blei reduziert : 

• 2PbO + C = 2Pb + CO,. 
Man kann somit aus dem Gewichte des entstandenen metallischen 
Bleies die an den Brennstoff abgegebene Sauerstoffmenge berechnen. 
Man nimmt nun die Tute aus dem Ofen, stößt sie mehrmals kurz 
auf, um etwa in der geschmolzenen Glätte verteilte Bleik (igelchen 
mit der am Boden der Tute angesammelten Bleimasse zu vereinigen 
und läßt erkalten. Nun wird die Tute zerschlagen, der Bleikuchen 
(„König'" genannt) durch Abbürsten mit einer Drahtbürste von 
der anhängenden Glätte gereinigt und die abgeschlagene Glätte 
nach etwa darin zurückgebliebenen Bleikörnchen durchsucht. Von 
den besonderen Vorsichtsmaßregeln, welche man zu dem Zwecke 
anwendet, um möglichst genaue Resultate zu erhalten, wollen wir 
hier absehen. 

Bei der Berechnung des Heizwertes wird der vorhandene Wasser- 
stoff unberücksichtigt gelassen, d, h. man nimmt an, daß der von 
der Glätte abgegebene Sauerstofl' gänzlich an Kohlenstoff gebunden 
worden sei. Da nun 1 kg Kühlenstoff etwa 34 hg Blei reduziert 
and bei seiner Verbrennung 8080 Kalorieen liefert, braucht man das 
Gewicht des erhaltenen Bleiregulus nur durch 34 zu dividieren und 
mit 8080 zu multiplizieren, um den absoluten Heizwert des unter- 
suchten Brennstoffes zu finden. Ein Sehwefelgehalt der Kohlen 
müßte speziell ermittelt und in Rechnung gebracht werden. 

Es wurden verschiedene Modifikationen der Berthier'schen 
Probe vorgeschlagen. So empfahl Forehhammer statt Bleiglätte 
Bleioxy Chlorid anzuwenden; Munroe bedient sich eines eisernen, 
einseitig verschrauhten Gasrohres statt der Probiertuten, während 
Strohmeyer das Brennmaterial mit Kupferoxyd oxydiert, den 
Rückstand mit Salzsäure und Eisenchlorid behandelt und das hiebei 
entstehende Eisenchlorür durch Titration bestimmt. 

c) Sonstige empirische Methoden der Brennwertbe- 
stimmung. 

Einen Schritt weiter tat Dr. Otto Gmelin*), dessen empi- 
rische Formel gestützt auf wenige einfache Operationen weit besser 
stimmende Werte gibt, als das Berthier'sche Verfahren. 

*) Öaterr. ZeiUchrift f. Bei^ und UUUeuw. 1886, p. 365. 

D.qit.zeaOvGoOt^lc 



Indlrakle Methoden inr BeatimniaDg der Vrabmmuiigsvi'ftniie. 117 

Gmelin ging von der Ansicht ans, daß die Kohlen Gemische 
verschiedener chemischer Verbindungen darstellen, die sich vonein- 
ander nicht nur chemisch, sondern offenbar anch durch ihre physi- 
kalischen Eigenschaften unterscheiden. Er griff nun eine solche 
physikalische Eigenschaft, das Vermögen hygroskopisches Wasser zu- 
rückzuhalten, heraus, und gründete hierauf seine empirische Formel: 

q = [100 — (HjO + Asche)] 80 — C ■ 6 H,0 
in welcher ^HgO" den hygroskopischen Wasser-, „Asche" den 
Aschengehalt des Brennstoffes in Prozenten und C einen Koeffizienten 
vorstellt, der sich mit dem Feuchtigkeitsgehalte der Kohle ändert, 
und folgende Werte hat : 

hygroskopisches Wasser unter 



3% 




C = - 4 


>8«/, 


und 4-6"/„ 


, = + 6 


i-n 


. «7. 


. = + 12 


85«/o 


» 127. 


. = + 10 


127. 


„ 207. 


,=+ 8 


20'/. 
28"/, 


. 28»/. 


. = + 6 

.=+ i 



„ „ über 

Sieben Jahre später hat der Verfasser*) durch Heranziehung 
anderer, einfacher, rasch und leicht auszuführender Versuche Daten 
zu gewinnen gesucht, welche unabhängiger von zufälligen äußeren 
Verhältnissen sind, als der Feuchtigkeitsgehalt, aber gleichfalls zur 
näheren chemischen Zusammensetzung der Brennstoffe, also auch 
zu ihrer Verbrennungs wärme in Beziehung stehen. 

Er wählte dazu das Verhalten der Brennstoffe bei der trockenen 
Destillation sowie die Bestimmung des zu ihrer vollständigen Ver- 
brennung erforderlichen Sauerstoffes, Der Vorgang hiebei ist fol- 
gender : 

Eine Partie des feingepulverten Brennstoffes (etwa 1 g) wird 
in einem Platintiegel eingewogen und — nach Bestimmung des 
Nflssegehaltes (W) durch Trocknen bei 100" — im bedeckten 
Platintiegel unter Beobachtung der bekannten Vorsichtsmaßregeln 
so lange erhitzt, als noch brennbare Gase entweichen. Der in Pro- 
zenten ausgedrückte Gewichtsverlust repräsentiert die Gasgiebig- 
keit (G). Der Bückstand, dessen prozentieche Menge mit P be- 
zeichnet werden möge, wird nun (im offenen, schief gestellten Tiegel) 
vollständig verascht, wodurch man den Aschengehalt (A) und 
den Gehalt an fixem Kohlenstoff oder Kokskohlenstoff 
(K) — der aber noch immer kleine Mengen von Sauerstoff, Wasser- 
stoff und Stickstoff enthält, die jedoch vernachlässigt werden können 
— ermittelt. 



■^ österr. Zeitschrift f. Berg- und Hüttenw. 1893, Nr. 33, 



^aovGoOt^lc 



Indirekte Helhoden znr Beatimmimg der VeibrennDoginlrme. 



Gruppe 


I 


II 


III 


IV 


GaVebiglceit des 










liockeai' DondsBcheii' 


0-337. 


33— 47'5«/o 


47-6-75% 


7B— lÜOVo 


freien BreuoBtoffes 










', 


We 


rte üea Ko 


affiiieDte 


n C 


St 










0-30 


3730 


4220 


4900 




0-35 


3540 


4010 


4600 


— 


0-40 


3380 


3860 


4360 


— 


0-45 


3250 


3710 


4170 


— 


0-60 


3160 


3600 


4020 


— 


OM 


3086 


3612 


3932 


— 


0-55 


3070 


3490 


3910 


— 


0-60 


3000 


3400 


3820 


— 


0-70 


2900 


3280 


3690 


6060 


0-80 


2860 


8210 


3600 


4816 


0-90 


2860 


3166 


3668 


4619 


100 


2860 


3130 


3650 


4480 


1-5 





2966 


3550 


4230 


20 





— 


3660 


4170 


2-6 


_ 


— 


— 


4120 


30 


— 


— 


— 


4070 


3-5 


— 


_ 


— 


4020 


40 


— 


— 


— 


3970 


46 


— 


— 


— 


3920 


60 


— 


— 


— 


3870 


5-6 


— 





— 


3820 


60 


— 


— 


— 


3770 



Seither sind noch folgende empirische Formelu in Vorschlag 
gekommen : 

Von G. Arth;*) 

— 34500 jH -^ O}+8080C + 2162 S 
"*~ ^ "" 100 

Von E. Gontal**): eine Modifikation der Jüptner'Bchen 
Formel) : 

q = 8150C4-A.M. 
M ist der Gehalt an flüchtigen Stoffen, A ist ein Koeffizient, 
dessen Wert sich aus folgender Zusammenstellung ergibt: 

*) Bull, de la Soc. cbimique. 13, p. SW. 
••) Revue de Chimie indnatrielle, 7, Nr. 75. 



^aovGoOt^lc 



DbangBtbemeD. 121 

Flüchtige Stoffe = 2 bis lö^o A = 13000 
= 15 , aO^'o =10000 
= 30 „ 3b% = 9500 
-^35 „ m% = 9000 
Verbandsformel (angenommen vom Vereine deutscher Inge- 
nieure und dem internationalen Verbände der Dampfkessel-Über- 
wachungsvereine) ; 

q = (8000 C+ 2900 (h - |) + 2500 S - 600 W) i^. 

Hierin ist W = Gehalt an hygroskopischem Wasser, 
Nach L.C. Wulff*) betragen die Abweichungen gegen die di- 
rekte kalorimetriBche Bestimmung; 

Bei Steinkohlen ± ^% 

„ Braunkohlen ± ö'/o 

„ Torf ' ±87« 

„ Zellulose . . . . , — 7-97o 

„ Holz ±127« 

Von D. Mendeleeff**): 

q = 81 C 4- 300 H — 26 (0 — S). 
D, de Paepe***) ersetzt in der GontaTachen Formel den 
Ausdruck M (Gehalt an flüchtigen Stoffen) durch w -' , -t , . 



Übongsthemen: 

Übung in der Handhabung verschiedener Verbxennungs-Kalori- 
meter; Bestimmung des Wasservrertes und der Fehlergrenze. 

Vergleichende Bestimmung der Verbrennungswärme nach ver- 
schiedenen Methoden. 

Umrechnung der Verbrennnngswärmen bei konstantem Volum 
auf jene bei konstantem Druck und umgekehrt. 

Berechnung von Verbrennungswärmen für gegebene Verbren- 
nungstemperaturen. 



*) Ztechr. Ver. deutscher Ing. 41, p. 763—768. 

*<*) Joar. d. raas. obem. pbja. Geaellecbaft, 29, p. 141; Nalore, 56, p. 186. 

•<•*) Bull, de l'ÄBB. Beige des Cbimietes. 



^aovGoOt^lc 



122 UnToUitindige Verbrennang. 

VI. Kapitel. 
TJnvollstäDdige VerbrennuDg. 

Die vollständige Verbrennung der in der Feuerungatechnik 
benützten Brennmaterialien liefert Kohlensäure und Wasser. Ist die 
chemische Zusammensetzung des Brennstoffes bekannt, so ist es 
leicht, die Sauerstoffmenge zu berechnen, welche theoretisch gerade 
hinreichen würde, um vollständige Verbrennung zu erzielen. Sie 
wird als die zur vollständigen Verbrennung nötige theoretische 
Sauerstoffmenge bezeichnet. 

Nun ist die durchschnittliche Zusammensetzung der trockenen, 
kohlensäurefreien Luft : 

Sauerstoff 21 Vol. % — 23 Gew. % 
Stickst off 79 Vol. »,'0 —77 Gew . % 
100 100 

und es ist daher leicht auch die zur vollständigen Verbrennung er- 
forderliche theoretische Luftmenge zu berechnen.*) 

In Wirklichkeit reicht jedoch diese theoretische Luftmenge nicht 
hin, um vollständige Verbrennung zu erzielen, und man muß daher 
zu diesem Zwecke einen Luftüberschuß anwenden, dessen Größe 
im Verhältnisse zur theoretischen Luftmenge angegeben wird. 

Die Ursache dieser Erscheinung liegt teils in der schwierigen 
und daher oft unvollständigen Vermischung der zu verbrennenden 



*) In vialen Fallen grenögt eina annähernde Bachonng, indem man an- 
nimmt, dne die Luft aus 20 Val. % Saueraloff nnd 80 Vol. */„ Stickstoff 
(O, 4- ^K>) bestellt (Grüner rechnet in der Luft anf 1 Genicbtateil SanerBtoET, 
3-33 QeirichtBteile StiokUoS). 

Der KohlensBnragehalt dar Lnft Bcbwankt iwischen 0'04 and 0-00%. In 
RSnmen, in trelcben sich anäanernd viele Tiere oder Menschen anfbalten, kann 
er Ha 05, ja bis 09 Vol. % steigen. 

Der WasBorgehalt der Luft iat großen Schwankungen unterworfen. Mit 
Peachtigkeit gesättigte Luft enthalt pro 1 m' : 



bei-|- 25" C 23848^ H,0 
-1- SOOC 30095 jfH,0 
-1- 36''C 392520- H,0 

-j- 40" C 50 700^ H,0 
4- lOO'C 588-730 jj 11,0 



bei — 10° C 2-284? H,0 t 
0" C 4-871 ff H2O 
+ 5° C B-795ff H,0 
+ 10° C 9-382 9 H,0 
-j-lS" C 12-716;/ HsO 
4-20° C 17-157 y HjO 
Es kommt übrigens ebenso selten vor, daß die Lnft mit Feaebigkeit gesät- 
tigt ist, als daB der Wassergehalt derselben nur -U der zur Sättigung erfordei- 
lichen Menge betrfigt 

Bei Heizverauchen ist es nQUg, den Fenchtigkeitsgehall der Lnft 11 
woin man Hygrometer oder Psychrometer benOtzt 



^aovGoOt^lc 



UnToUst&Ddige VerbreDDOi]^. 123 

Gase (FlammeBgase) mit der Verbrennungsluft, teils im Auftreten 
unvollständig verlaufender Reaktionen. 

Die unvollständige Verbrennung kann somit verschiedene Pro- 
dukte liefern, wie folgende Beispiele zeigen ; 
j CO oder 
C + U (CO,) + i c 
PH -LO |2C0, +2H,oder 
0,11, -(-U^|2C0 +2H,0 

( CO + CH, oder 
C«H, + kann geben f CO + C + 2 H, oder 
l C,H, + H,0. 

U. 8. W. 

Die Zahl der verschiedenen Reaktionen, die gleichzeitig neben- 
einander auftreten können und sich daher gegenseitig beschränken, 
ist oft sehr groß. Sie hängt ebenso, wie die Menge der durch diese 
Reaktionen gebildeten Produkte von den Bedingungen ab, unter 
welchen die Reaktionen verlaufen. Diese Erscheinungen folgen be- 
stimmten Gesetzen,*) die kurz angeführt werden mögen. 

In allen diesen Fällen spricht man von einem chemischen 
Gleichgewichte, das von gewissen Bedingungen, den Gleich- 
gewichtsbedingungen, abhängig ist. Solche Gleichgewichtsbe- 
dingungen sind : Temperatur, Druck, elektrischer Zustand, das ge- 
genseitige Verhältnis der vorhandenen Elementarbestandteile oder 
die Konzentration. Je nachdem sich nun diese Gleichgewichts- 
bedingungen ändern, vollzieht sich auch eine Änderung dieses Gleich- 
gewichtszustandes selbst in einem oder im anderen Sinne, und zwar 
dem folgenden qualitativen Gesetze entsprechend, das zuerst von 
Henry LeChatelier formuliert wurde: 

Jede Änderung eines Gleichgewichtsfaktors be- 
wirkt eine Umwandlung im Systeme nach jener Richtung 
hin, durch welche der betreffende Faktor eine Ände- 
rung im entgegengesetzten Sinne erfährt. 

Dieser Satz wird deutlicher, wenn wir ihn in die folgenden zer- 
legen : 

1. Jede Temperaturerhöhung bewirkt eine Um- 
wandlung, welche die Temperatur desSyatemes zu er- 
niedrigen strebt (bei der also Wärme absorbiert wird) und 
umgekehrt. 

Beispiele: 

a) Dissoziation : 

CO, ^ CO -(- — 68-2 Cal. 
HjO -> Hj -f — 58-2 „ 

•) Jflptner, Lehrb. d. phys. Chemie, II. Teil. 



^aovGoOt^lc 



i2A UQVollstSndige VerbreDPniig. 

Bei beiden Reaktionen wird Wärme gebunden ; aie werden somit 
beide durch Temperaturerhöhungen hervorgerufen oder be- 
fördert : 

Hingegen wird die Reaktion: 

2 CO ->■ C + CO, + 420 Cal., 
bei welcher also Wärme frei wird, durchTemperaturerniedri- 
g n n g begünstigt. Kohlenoxyd wird daher bei hohen Temperaturen 
stabiler sein, als bei niedrigen. Diese Reaktion verläuft bei Gegen- 
wart von Platin, Eisen und besonders von Nickel in feiner, schwamm- 
förmiger Verteilung vollständig in der Nähe von 300" C. 

b) Unvollständige Reaktionen: 

COj+H, -»-CO-l-HgO— 10 Cal. 
CH4-j-C0-»-C»Hg + Hj0 — 39 „ 

Bei beiden Reaktionen findet Wärmeabsorption ätatt ; sie werden 
daher durch Temperaturerhöhung hervorgerufen oder begün- 
stigt. Es wird also bei niederer Temperatur mehr CO3 -f- Hj oder 
CH^-I-CO, bei hoher Temperatur hingegen mehr CO-f-H,0 oder 
CjHg -f- H,0 vorhanden sein. 

Die umgekehrten Schlußfolgerungen gelten beispielsweise för 
die Reaktion : 

CO + H,0 ->- CO, + Hg -l- 10 Cal. 

Diese Reaktion wird durch tiefere Temperaturen begünstigt. 

3. Jede Erhöhung des äußeren Druckes bewirkt 
eine Gleichgewichtsänderung, durch welche der Druck 
vermindert wird und umgekehrt. 

Beispiele : 

a) Dissoziation: 

2 COa -> 2 CO -H 0, 

2H,0->2H, +0^ 
Durch die Dissoziation von COj oder H,0 wird das Volum, 
oder bei konstantem Volum der Druck, um die Hälfte vergrößert. 
Die Dissoziation wird somit mit sinkendem Drucke zu-, mit wach- 
sendem Drucke aber abnehmen. 

b) Unvollständige Reaktionen: 

C,Ha+H, ->CH^-|-C. 
Das Volum des festen Kohlenstoffes ist so klein, daß es vernach- 
lässigt werden kann ;*) hingegen ist das Volum (also bei konstantem 
Volum der Druck) der gebildeten CH4 nur halb so groß, als jenes der 
ursprünglichen Mischung von CjHj und Hj. Der Verlauf der Reak- 
tion wird somit durch wachsenden Druck begünstigt. Dies zeigt 

*) überdies tritt ja C in der Gaspliitse nicht auf. 

D.qit.zeaOvGoOt^lc 



IJnTollsUDdige VerbceuDnllg. ]^25 

sieh bei der Explosion in geschlossenen Gefäßen, wobei die Menge 
von CHj und C mit dem Drucke wächst. 

Das Gleichgewicht : 

CO -I- H,0 :(t CO, + H, 
ist, wenn das Wasser in Dampfform auftritt, weil auf beiden Seiten 
dasselbe Volum, also auch derselbe Druck vorhanden ist, vom 
Drucke unabhängig. 

Die Reaktion : 

2C0 = C + C0g 
wird durch abnehmenden Druck verringert, weil das Volum, also 
auch der Druck von CO, nur halb so groß ist, als jener von 2 CO, 

3. Jede Vergrößerung der Konzentration eines 
Körpers in einem Systeme bewirkt eine Veränderung 
des Gleichgewichtszustandes, bei welchem eine ge- 
wisse Menge dieses Körpers verschwindet und umge- 
kehrt (Massenwirkung). 

Der quantitative Ausdruck für die Beziehungen zwischen dem 
chemischen Gleichgewichte und den Gleichgewichtsbedinguugen 
(Gleichgewichtsfaktoren) ist ein verschiedener, je nachdem es sich 
um das Gleichgewicht bei einer bestimmten Temperatur, oder all- 
gemein um das Gleichgewicht bei beliebiger Temperatur handelt. 
Für ersteren Fall, d. i. für das isotherme Gleichgewicht 
gilt das Massengesetz, für den zweiten allgemeinen Fall aber die 
Van't Hoffsche Gleichung (bei räumlichen Konzentrationen) 
oder die Le Chatelier'sche Gleichung (für numerische Kon- 
zentrationen).*) 

Dort, wo es sich um Gasgemische handelt, ist die letztere Form 
aus dem Grunde vorzuziehen, weil die numerische Konzentration 
unmittelbar aus der volumprozentischen Zusammensetzung der Gase 
hervorgeht. 

Im folgenden wollen wir ein Beispiel betrachten, welches für 
die Zwecke der Feuerungstechnik besonderes Interesse besitzt: die 

Dissoziation der Kohlensäure: 
Die Kohlensäure zerfällt bei hohen Temperaturen nach der 
Gleichung : 

CO, ^ CO + i (Os). 
DieLe Chatelier'sche Gleichung lautet in allgemeiner Form: 

^ f ^^- + (N" - N') 1 . P + 2 n, 1 . Cj - 2 n, I . C, = Konst. 



•) Siehe Jttptner, Lahrb. d. phya. Chemie, U. Teil. 

D.qit.zeaOvGoOt^lc 



12g UDvolhtftndige Verbreunang. 

Hierin ist Q^ die Wärmetönung der Keaktion bei der Tem- 
peratur T, P der Druck, unter dem sieh das System befindet, N" 
und N' die Anzahl der in der Reaktionsgleicliung auf der rechten, 
beziehungsweise linken Seite vorkommenden Moieknie, n, und n^ 
sowie C, und Cg aber die Anzahl von Molekülen, beziehungsweise 
die Konzentrationen der verschiedenen in der Reaktionsgleichung vor- 
kommenden Stoffe, wobei sich die Indizes 1 und 2 auf Anfangs- 
und Endsystem beziehen. 

Benutzen wir, was die Rechnung vereinfacht, statt der natür- 
lichen, gemeine Logarithmen und setzen wir -g- ^ 500 ein, so 
können wir unsere allgemeine Gleichung schreiben : 

500 / -^ h 2-3026 IN" ~ N') log P + 2-3026 (2 n^ log C, — 

— 2 Uj . log ■ C, ) = Konst, 

Nun ist 

N"-N' = 1-5 -1=0-5 
und 

2 n, log . C, - 2n, log . C, = log . K = log . '^"°j^*^°-^ ■ 

'>*-'oo, ' 
Setzen wir die Gesamt^Konzentration des Systemes nach Eintritt 
des Gleichgewichtes = 1, so ist 

c™.+c„„ + c^=i (1 

Unter der Voraussetzung, daß kein {überschüssiger Sauerstoff 
vorhanden sei, folgt überdies aus der Reaktionsgleichung: 

*^0,= 9"^00 (2 



Nennen wir das Verhältnis x zwischen der dissoziierten Kohlen- 
säure (d. i. dem gebildeten Kohlenoxyd), und jener COa-Menge, 
welche vorhanden sein würde, wenn keine Dissoziation eingetreten 
wäre d. i. also C^jQ-j-Cß^ den Dissoziationskoeffizien- 
ten,*) so ist 



*^00 + ^co. 

Aus den Gleichungen (1) und (2) folgt: 
Coo. +|c„ = l, 

•) JUptner, Lehib. d. phj». Chemie, II, p. 36. 



(3 



sasiGoOi^le 



UiivollstftDd[^ VarbreaDung. 

J 

,_ Cqq _Jk 

— 3 - — — 1 

1 — "2 ^co + '^oo ' ~ 2" 

Hieraus folgt weiter: 



2x 

'' 2 + x' 






C^. = 1 - 



: 2(1-») 



2- (2+x) (2 + x) 

Durch Einsetzen dieser drei Werte erhält man : 

log.K = log. ^ °°j^^ -^'^ 



(i-x)(2+xy'. ■ 

Zar Ermittlung der Konstanten dienen folgende von Henry 
Saiate-Clairs-Deville herrtlhrende Beobachtungen: 
P=l at 

T = 3000 + 273 = 3273 
X = 0-40. 
Nehmen wir mit Le Chat elier die Wärmetönung der Reaktion 
CO -|- — >■ CO, als unabhängig von der Temperatur an,*) und 
setzen Q^68'2 Cal,, so erhalten wir: 

600 f^y^ +11513 log.P + 2-3026 \og.j^—^^^^-^= 

=;Kon8t. 
oder, weil für P^lat log P:=0 wird; 

K„nst.=--^|- +23020 .o..,J»|^ = 

= — 11-7192. 

*) Wftt ja allerdings nicht streajfe richtig, in erstei AunOberang aber iminer- 
lüii EalSasi^ isL 



D.qil.zMBlG001^le 



UDVollBtäudige TerbreDnaiig. 



,f +11513 log.P + 2'3026 log K= - 117194 

log K = (-M?a, _ ll.,192 - 11613 log P) -^ = 



= ° ^50895-0-51og.P. 
Hieraus berechnet Le Chatelier folgende Werte von x: 























•c 


0001 


001 


Ol 


1 


10 


100 


lOOO 


0007 


0003 


00013 


00006 


00003 


000015 


1500 


007 


0036 


0017 


0008 


0004 


00O2 


2000 


0-40 


0126 


0-08 


004 


003 


0026 


2500 


081 


0-60 


0-40 


019 


009 


004 


3000 


0-94 


080 


0-60 


0-40 


021 


010 


3600 


0-96 


086 


0-70 


053 


0-32 


016 


4000 


097 


0-90 


080 


0-63 


046 


026 



Die Resultate dieser Berechnungen stimmen mit den Beob- 
achtungen überein, die bei etwa 1500" C über die Dichte der 
Kohlensäure gemacht wurden. 

Bedenkt man, daß es sich hier um den Partialdruck der 
Eohlenaäuie handelt, so kann man aus vorstehender Tabelle folgende 
für die Praxis wichtige Schlußfolgerungen ziehen : 

1. Schmelzöfen. In Schmelzöfen erreicht die Temperatur 
höchstens 2000* C und der Partialdruck der Kohlensaure im Maxi- 
mum etwa 0'2 at. Letztere ist somit nur zu etwa ö^/^ dissoziiert, 
wodurch die Leistungsfähigkeit der Öfen zwar nicht unmerklich, 
aber doch nur ziemlich unbedeutend (höchstens um -^) verringert 
wird. Diese Verringerung wird dadurch noch kleiner, daß man es 
in praxi ja stete mit einem Luft- (also auch Sauerstoff-) Über- 
schusse zu tun hat, wodurch die Dissoziation der Kohlensäure noch 
weiter zurückgedrängt wird. 

2. Leuchtflammen. Die helleuchtende Flammenzone, in 
welcher die Verbrennung des ausgeschiedenen Kohlenstoffes erfolgt, 



^aovGoOt^lc 



tTnvoUttttndlge VeTforennong. 129 

scheint bei gewöhnlichen Flammen eine Temperatur von etwa 
2000" C, hei Begenerativbrennern aber eine noch höhere zu besitzen. 
Der COj-Partialdruck sinkt aber zufolge des hohen Wiaaerstoffge- 
haltes der Beleuchtnngsstoffe unter Ol at. Der Diasoziationsgrad 
kann somit 10% übersteigen, und die Flammentemperatur sinkt 
dementsprechend. Die Leuchtkraft aber, die viel schneller als die 
Temperatur wächst, wird noch weit stärker herabgedrückt. Bei 
Leuchtflammen spielt somit die Dissoziation eine beachtenswerte 
RoUe. 

3. Explosivstoffe. Ihre Verbrennungstemperatur übersteigt 
nur selten 2500" C und erreicht nie 3000°. Da ferner der Drqck der 
Kohlensäure hier nach Tausenden von Atmosphären zählt, ist hier 
die Dissoziation ohne jeden Einfluß. 

NB. Wenn man die Gleichgewichtsgleichungen für Explosivstoffe 
anwendet, so darf man — weil ea sich hier um sehr große Drucke 
handelt — nicht mehr dasBoyle-Gay-Lussac'sche Gesetz in An- 
wendung bringen (P V = n R T), sondern man muß — ähnlich wie 
Dühring*) — in die Gasgleichung ein Co-Yolum b einföhren, so daß 
man hat 

P(V-b) = nRT. 

Für die Dissoziation des Wasserdampfes gilt ganz ÄhnUches, 
nur ist dieselbe bei gleicher Temperatur innerhalb der uns hier 
interessierenden Temperaturgrenzen noch geringer als die der Koh- 
lensäure. 

Wie wir früher gesehen haben, ist, wenn kein Sauerstoffüber- 
schuß vorhanden, 



2x 



darin Sauerstoff = - 



CO 2 + x ' --"V.O,«- 2_|_^ 

c — ^ 



Cn„ = - 



2 + X ' " " 2 + X 

i(l-x) _ 2(l-x) 

(2-fx) ' " " 2 + x 



2 + x • 
Haben wir nun das n + Ifache Sauerstoffquantum, so lautet 
die Reaktionsgleichung: 

C0,+(„)0, = C0 + (n + l)0, 
und wir haben nach eingetretenem Gleichgewichte 
*) JUplner, Lehrb. i. pbjB. Chemis, I, p. 27. 
JUplnar, Cbsm. TMboolDgl« d. Bnarglen. I. 9 



sasiGoOi^le 



UnToUsUUldIge Verbrenniing. 







x' 


Mole CO 






d-x' 


. 00, 






(y+" 


. 0, 




5; = i + 


i + 11 Mole 


nnd daher: 










Ö„o = 


x' 


2i' 




'+!+« 


2 + x'H-2n ' 




Co.= 


T + " 


l' + 2n 




1+^+» 


2 + x' + 2n ■ 




V= 


1 — x' 


2(l-xO 




2 + x' + 2n • 


Ea wird somit 








K = 


^iSr 






= 


2x' 


1 x' + 2n y;. 




2 + x' + S 


n \ 2 + x' + 2il 1 






2(1-==') 




S 


+ x' + 2n 




= 


, ^ x' + 2b \v. 




l 2 + x' + 2n i 




1- 


!■ 






X.V. + X 


(2 ■■)■'. 



(l-x')(2 + x' + 2n)V.- 
Da nun K denselben Wert haben muß wie im froheren Falle, 
80 können wir setzen : 

ii x'i + x'(2ii)i 



(l-i)(2 + x)l (l-i')(2 + x' + 2n)+' 
Hätten wir die doppelte tlieoretische Sauerstoffmenge ange^ 
wendet, 80 wäre n := 1 und wir liätten daher 

xt x'} + x'V2 

(l-x)(2 + x)i (l-i')(2 + x' + 2)i 

D.qil.zMBlG001^le 



~(l-i')(4 + i')t 
_ x'i+ 1-41421' 
(l-i')(4 + i')t' 
Wir haben froher för 2000* C und 0-2 at Partialdrack der 
Kohlensäure x = 005 gefanden. Setzen wir diesen Wert ein, so 
erhalten vir; 

5^5ÖI_^ = 0-000092 = 

0-95 (2-06) i 

_ x'i + 1-4142 x' 
Cl-i')(4+x')i' 
eine Gleichung, welche x' za berechnen gestattet. Ohne diese Be- 
rechnung wirklich aoszofahren, sehen wir schon, daß z' kleiner 
als X ausMlen mnÜ. 



Vn. Kapitel. 
VerbrenDangstemperatar. 

Bekanntlich versteht man nnter pyrometrischem Heis- 
effekt jene Maximaltemperatur, welche ein Brennstoff geben könnte, 
wenn er mit dem theoretischen Luftquantum vollständig nnd ohne 
alle Wärmeverluate verbrennen würde. Er berechnet sich im all- 
gemeinen nach der Gleichung: 

ic.p 
worin q die bei der Verbrennung entwickelte Wärmemenge, und c, 
bezw, p die spezifische Wärme, resp. die Menge der in den Ver- 
brennungsprodukten enthaltenen Bestandteile darsteUt. Diese Tem- 
peratur kann jedoch in Wirklichkeit nie erzielt werden. 

Die Temperaturen, welche man in industriellen Feuerungen 
wirklich erreicht, hängen von folgenden Faktoren ab : 

1. Von der Wärmemenge, welche die Brennstoffe 
liefern, Sie zerfallt in 
a) die Wärme der Verbrennung selbst, und 
S) jene der vorhergehenden Erwärmung, d. i. den Wärmeinhalt 
der Körper, mit welchem sie in die Feuerung eintreten. 



^aovGoOt^lc 



132 VerbreimaiigsteniperAtTir. 

2. Von der durch die Verbrennungsprodukte ent- 
führten Wärme, die sowohl freie, sensible, als latente sein 
kann (hieher gehört z. B. das aus den Hochöfen entweichende 
Kohlenoxyd). 

3. Von der durch Strahlung (und Leitung) verlorenen 
Wärme, 

4. Von jener Wärmemenge, welche die zu bearbei- 
tenden Körper entwickeln oder aufnehmen. 

5. Von jener Wärmemenge, welche zur Bildung und 
Ausdehnung der in der Feuerung auftretenden Gase 
dient (äußere Arbeit). 

Zwischen allen diesen Größen besteht eine Kelaüon, die sich 
aus dem Prinzipe der Erhaltung der Energie ergibt. Sie lautet: 
Geht man von Brennstoff, Luft und zu bearbeitenden Substanzen 
im Anfai^szustande aus, so ist die Summe aller in die Feuerung 
eingeführten oder in derselben produzierten Wärmemengen, welche 
zur Erreichung eines bestimmten Endzustandes (der Verbrennungs- 
prodnkte und bearbeiteten Materialien) dienen, von der Reihenfolge 
der Umwandlungen unabhängig und allein durch den Anfangs- und 
Endzustand bedingt. 

Man kann daher die Wärmemengen gleichsetzen, welche einer- 
seits dem Ofen zugeführt, anderseits aber demselben entnommen 
wurden: 

In den Ofen gebrachte! f Dem Ofen entnommene 

oder dort erzeugte Wärme f (Wärme. 

Diese Wärmemengen lassen sich in folgender Weise zerlegen : 



1. Von Brennstoff, Luft und 
zu bearbeitenden Körpern 

(vermöge ihrer Temperatur) in 
den Ofen gebrachte Wärme -j- 

2. Wärme der Verbrennung -|- 

3. Reaktionswärme der zu be- 
arbeitenden StofTe. 



4. Abkühlungs wärme (= Wär- 
meinhalt) der Bauchgase -{- 

5. Abkühlungs wärme (= Wär- 
meinhalt) der bearbeiteten 
Stoffe + 

6. Wärmeverluste durch Strah- 
lung und Leitung. 



Nachdem man im allgemeinen den absoluten Wärmeinhalt 
der Materialien in dem Zustande, wie sie in den Ofen kommen 
oder wie sie denselben verlassen, nicht bestimmen kann, muß man 
sich damit begnügen, denselben in Bezug auf einen gewissen Kor- 
malzustand — den man als Basis der Rechnungen benätzt — an- 
zugeben. Als solchen wählt man gewöhnlich die Temperatur des 
schmelzenden Eises. 

Denken wir uns nun einen idealen Ofen, der absolut keine 
Wärme durchläßt und in welchem keine Bearbeitungsprodukte 



^aovGoOt^lc 



T .. I ..»iM n >iw | i,1w ISS 

Toriunden äjtA. Fthres vir in diewa Ofen Br^nnRMtvsrMli««! 
und Loft von ön« bemmmien Temperatur (etwa 0* O «n, Usww 
dieselben rertnensen und bafalen dann di« YeH>i«nnnng$^K» ■wio.W 
aaf die Anianggtemperatnr (0' C) ab, so itiit die GI«iobun^ ; 
YerbrenDongswärme = Abkfihlangsvänn^ 

Die Terbrennoii^irärme ist uns nach dem frftbw (.««tsa^tcn b^ 
kannt. Die Abknhlangswärme aber ist. der unterschied de« Wänw»- 
inhaltes der Yerbrenniuigsprodiikte bei der Temperatur, mit vn>leh«T 
sie den Ofen Terlassen, und bei der An&ngst«>m{terHtiir (hier 0* t\ 
bis zu welcher wir dieselben schließlich wietler «bgekttklt denk«>it. 
Bei tmserem idealen Ofen sind die Verbrennungs- und dio AbktVh- 
lungBwärmen gleich; die Yerbrennnngsprodnkte verlassen uHi'lilMVr 
den Ofen mit der Verbrennungstemperfttur, und dioae liUlt 
sich, wie wir bald sehen werden, leicht berechnen. 

Der Wärmeinhalt ist nämlich gleich dem Gewichte der \Vtbr»»u- 
nungsprodnkte, mal seiner spezifischen Wärme, mal seiner Tempi»* 
ratur. Setzen wir die absolute Temperatur ein, so erhalte» wir den 
Gesamtwärme-Inhalt, setzen wir die Temperatur in Graden OIbiw« 
ein, so erhalten wir jene Wärmemenge, um welche der fraglich« 
Körper mehr Wärme enthält als bei 0* C. 

Früher hat man bei Berechnung des pyromotrischon Koiiseffektes 
die spezifische Wärme konstant, d, i. unabhängig von der Tein|iii- 
ratur angenommen. Man benützte hiezu folgende Zalileii ; 

Spezifische Wärme von Gasen und Dämpfen liei kon- 
stantem Drucke (bezogen auf die Guwichtiieinhiut), 



Name 


Temperatur- 
intetvall 


spez. 
Wärmo 


lloolmehtnr 


Luft 


0—100" 


0-23741 


Ili^giiault 


Luft ... . 




0-200« 
lS-207» 


0-23761 
0-21761 




Sanerstoff . 




Stickstoff . 




0—200» 


0-2438 




Wasseistotf 




12—198» 


3-4090 


^ 


EoMenoifd 




23— 99» 


0-2426 


Wioflemnijn 


Eohlenoxyd 




26-198« 


0-2420 




Kohlensäure 


16-100« 


0-20246 


U^Kuault 




11-214« 


0-21692 




Wasaerdampf . 


1 128-217« 


0-48061 


„ 


Methan .... 


1 18-208« 


0-692!).-> 




Äthjlen . . 




24-100« 


0-.588(J 


Wie'leinann 



Mittels dieser Zahlen ber**hni;t aich h<;U]>h^:f-Mi:hf: ili-. \'i:r\if:fi- 
nangstempefator des KolihnatoffHH in ri:in':in Haw.r^itJiffd zu 



^aovGoOt^lc 



TerbreimiuigBtemperntQT. 



t = ö 



= = 10201» C*). 



3-667 X 0-217 

Die Verbrennung der Kohle in der theoretischen Luftmenge 
müQte geben: 

i. 8080 27190 r)#*\ 

3-667 X 0-217 + 8-929 X 0-244 '' 

während die Verbrennung Yon Kohlenstoff mit dem doppelten Luft- 
volum 

8080 

~ 3-667 X 0-217 + 8-929 X 0244 + 11-596 X 0238 

8080 liio" C 

"~ 0-792 + 2179 + 2-76O~^*^" 
liefern würde.***) 

In derselben Weise ist die folgende Tabelle berechnet : 



Verbrannnng von 


V«r- 
breDDaDgs- 

warme 
Kalorieen 




Saueratoff 


mit dem 
not- 

,"ä: 


mit dem 
Luftvolam 


Wasserstoff ZU Was- 
serdampf 

Kohlen Stoff (amorph), 
zu Kohlensäure . . . 
„ Kohlenoxyd . . . 

Holzbeil 20»getroeknet 
„ gewöhnliches, mit 
20''/o hygroskopüchem 
Wasser 

Koke 

Leuchtgas .... 

Methan, CH„ zu Koh- 
lensäure und Wasser- 
dampf 

Ä t h y 1 e n, Cj H^, zu 
Kohlensäure u. Waaser- 
dampf 


VonlGw.--n. 

28780 

8080 
2400 
3600 

2750 
6860 

Von 1 Liter 

6-0 
Von 1 Mol 

191930 

313200 


6670" 
10201 

7500 

7160 

8620 


2666" 

2719 
1400 
2500 

1900 
2400 

2630 

2440 
2750 


1410« 
130O 

1100 

1340 



*) 8080 cal. nerden bei der Verbrennnng von 1 kg EobleiiBtoff xa COi 

entwickelt; hiebe! entstellen 3'6ST kg CO,, desaen apeziSache Wärme 0'217 betragt 

**) 8-939 hg Stickstoff, nelche ia der VerbTennungBlnft meb«Q S-667 tj 

9 enthalten sind. 
***) ll'&96 kg ijt da« Qewiclit des LaftilberichaBWB. 



^aovGoOt^lc 



YerbreDDaDgfstemperatar. 





Ver- 
brenniuigs- 

wflrme 
Ealoiieen 




Saaerataff 


mit dem 
nol- 

LnftTolniD 


mit dem 




Von 1 Mol. 








Kohlenoxyd, CO, gu 










Eohlensäure .... 


68370 


7180 


3040 


— 


Wassergas (CO + H.) 




















Wasserdampf , . . 


125930 


6940 


2860 


— 


Benzol, Cg IL, zu 
KoHensäureu.Wasser- 


















dampf 


773400 


- 


2790 


- 



Kommen Brennstoff und Luft nicht mit 0" C zur Verbrennung, 
sondern mit einer anderen, höheren oder niederen Temperatur, so 
muß hierauf Bücksicht genommen werden. 

Hätten wir z. B. 1 ^ Wasserstoff von 50" C mit der theore- 
tisch gerade nötigen Menge trockener Luft yon 20" C zu ver- 
brennen, BO ist die nach der Verbrennung disponible Wärmemenge 
in folgender Weise zu berechnen: 

1 kg Wasserstoff von 50" C führt mit sich 

1 X 3-409 X50... = 

Die zur Verbrennung desselben nötigen 8 kg 
Sauerstoff von 20" C bringen mit sich 

8 X 0-217 X20 = 

Die in der Verbrennungsluft neben obigeu 8 kg 
Sauerstoff enthaltenen 2664 kg Stickstoff von 
20« C führen mit sich 26-64 X 0*244 X 20_= 
Summe der 



170-45 Cal. 



34-8) 



65-00 



270-33 Cd. 



der Verbrennung mitge- 
brachten Wärme 

Die Verbrennung von 1 kg Wasserstoff zu 

Wasserdampf liefert 28780-00 „ 

Nach der Verbrennung disponible 

Wärmemenge = 29050-33 Cal. 

Anderseits beträgt die Wärmekapazität der Ver- 
brennungsprodukte: 

Wasserdampf (14- 8) X 0-4805 .....= 4-325 Cal. 

Stickstoff 26-64 X 0-244 ....... - — 6500 „ 

zusammen 10-825 Cal. 
Die Verbrennungstemperatur berechnet sich daher zu 
29060-33 _ 



sasiGoOi^le 



X36 Verbreannngstemperatar- 

Hätte die Temperatur von Wasserstoff und Luft vor der Ver- 
brennung 0" C betragen, so hätten wir (nach der früheren Tabelle) 
die Verbrennungstemperatur zu 2665" gefunden. Die Erwärmung 
des Wasserstoffes auf 50* und die der Verbrennungsluft auf 20" 
bewirkt somit eine Erhöhung der Verbrennangstemperatur um 
2683 — 2665=18" C. 

Die vorstehende Art der Berechnung gibt jedoch viel zu hohe 
Verbrennungatemperaturen, weil die spezifische Wärme der Körper 
mit der Temperatur nicht unerheblich wächst. Das Gesetz, nach 
welchem sich die spezifische Wärme mit der Temperatur ändert, 
ist uns nur für Gase bekannt, für welche Le Chatelier die all- 
gemeine Gleichung : 

Cp = 6-5 + aT 
C, = 4-5 + a T 

aufgestellt hat. C und C^ bedeuten hierin die aof 1 Grammmolekül 
(1 Mol) bezogenen mittleren spezifischen Wärmen bei konstantem 
Druck, beziehungsweise bei konstantem Volum, T ist die absolute 
Temperatur, a hat für verschiedene Gase folgende Werte : 

für 2 atomige Gase {Ha, Ng, 0,, CO) . . a = 0-0006 

„CO, a = 00037 

„ H, a =. 00029 

„ C, H^ a = 0-0068 

Hieraus berechnet sich nun einfach der Gesamt-Wärmeinhalt 
eines Gases bei der Temperatur T zu C . T oder zu C^ . T, und der 
Unterschied des Wärmeinhaltes eines Gases zwischen T und T^, zu 
Cp (T — T^), beziehungsweise zu C, (T - T^). 

Die folgende Tabelle gibt zur Vereinfachung der Rechnung die 
Werte von C^, (T — T^) sowie den Unterschied (C^, — C,) (T — T J = 
= Ä . P {V — V„) = n A K (T — T J, d. i. die äußere Arbeit, nach H. 
Le Chatelier. 



Beispiel: 

Berechnung der Verbrennungswärme vonWasser- 
atoff in Luft : 



D.qit.zeaOvGoOt^lc 



Verbrennangstamperatiir. 



137 



Beine trockene Luft enthält in 100 Molen 
20-8 0,4- 79-2 N, 
oder nahezu 

SOOg+SONj 
somit auf 1 Mol Sauerstoff 

Oj-[-4N,. 
Die Verbrennung des Wasserstoffes mit der theoretischen Luft- 
menge läßt sich daher durch die Gleichung 

H, + i(0,) + 2N, = H,0 + 2N, 

darstellen. Dieser Gleichung entspricht pro 1 Mol verbranntem 
Wasserstoff: 

Verbrennungswärme bei konstantem Drucke = bS-2 CaL 
= 58200 cal. 
Die Verbrennungsprodutte bestehen aus 1 Mol Wasserdampf und 
2 Molen Stickstoff, Da nach dem vorigen die Verbrennungswärme 
gleich der Abkühlungswärme sein muß, ist: 

58200 = 6-5 (T — TJ + 0-0029 (T i" — T„') + 2 [6-5 (T - T„) -J- 
+ 00006 (T* — T„S!)] 
= 19-5 {T — TJ -i- 0-0041 (T» ~ T,^ 
Ist T^ = 0" C und X die gesuchte Temperatur, gleichfalls in * C 
gemessen, so ist 

T^ = 273 
und 

T = 273 -1- X 
und man hat schließlich die Gleichung: 

Ö8200 = 19-5 X + 0-0041 (546 x -\- x*). 
Es ist dies eine Gleichung des zweiten Grades, deren Lösung 
keine Schwierigkeiten bietet, die aber am bequemsten auf graphi- 
schem Wege erfolgt. Wir wissen, daß die Verbrennungswärme in 
der Nähe von 2000" C liegt. Berechnen wir uns also die Abkühlungs- 
wärme für benachbarte Temperaturen, so erhalten wir {unter 
Benützung der obigen Tabelle): 



1800» C 


2000« 


2200» C 


2400» C 


H,0 
2% 


240 
28-4 


28-3 
320 


32-5 
34-6 


36-8 
38-2 


52-4 


603 


67-1 


760 



sasiGoOi^le 



138 



Verbrenntingstempenitur 



Die gesuchte Verbrennangstemperatur muß also zwischen 1800" 
und 2000" C liegen. Wählen wir nun die Abkühlungswärmen als 
Ordinaten und die Temperaturen als Abszissen, so erhalten wir die 
Kurve Fig. 30, Trägt man nun auf der Ordinatenacbse die Wärme- 
entwicklung (582 Cal.) 
auf, zieht von hier aas 
eine Horizontale, bis 
sie die Kurve schneidet 
und durch den Schnitt- 
punkt eine Vertikale, 
so schneidet letztere 
die Temperaturachse in 
einem Punkte, welcher 
der gesuchten Verbren- 

nungstempe ratur 
(1960* C) entspricht. 
Erfolgt die Ver- 

brennung bei konstan- 

g^WC tem Volum (z. B. in der 
Mahle r'schen Bombe), 
"ip. ao. so ist die Berechnung 

ganz ähnlich. Die Ver- 
brennungswärme bei konstantem Volum ist (wenn wir das Wasser 
als Dampf annehmen) 58 Kalorieen. Die Er hitzungs wärme erhält 
man aus den vorigen durch Abziehen der äußeren Arbeit 3 A R 
(T — T J, und findet : ' 






1800» 0| 2000" 


2200» C 2400» 


ErMtzungswärme bei kon- 
stantem Drucke . . . 
Äußere Arbeit .... 


53-4 
10-8 


60-3 
120 


671 750 
13-2 :4-4 


«■B 


483 


63-9 i 60-6 



Aus Fig. 31 ergibt sich schließlich die Verbrennungstemperatur 
zu 2320" C. 

Bei dieser Berechnung ist die Dissoziation vernachlässigt; die 
berechneten Temperaturen sind daher ein wenig zu hoch. Man 
könnte nun der Dissoziation Rechnung tr^en, indem man in der 
Temperaturgleichung den Dissoziationskoeffizienten als Temperatur- 
funktion einsetzt. Gewöhnlich verfährt man jedoch anders. 

Als Beispiel möge die Verbrennung von Kohlenoxyd dienen. 
Berechnet man die Verbrennungstemperatur, ohne die Dissoziation 



^aovGoOt^lc 



YerbrennaDgatempenitiir. 



139 



zu berttckaichtigen, so findet man sie zu 2100" C. Nun ist nach 
dem früheren*) bekannt, daß der Dissoziationskoefßzient der Kohlen- 
säure bei dieser Temperatur und 0'20 at Partialdruck 0'06 ist. Die 
bei der Verbrennung 

erzielte Wärmeent- 
wicklung ist daher 
68(1— 0-06) = 64 Ka- 
lorieen. 

Bei der Berechnung 
der Abknhiungs wärme 
der Verbrenn ungapro- 
dukte müssen wir jetzt 
mn 006 CO^ (die ja 
bei dieser Temperatur 
dissoziiert sind) we- 
niger rechnen, statt 
derselben aber 0-06 CO 
-|- 003 O3 hinzurech- 
nen, wodurch sich die 
Erhitzung» wärme um 

006 (33-8 — 1-5 X 16-6) = 06 X 89 = 5-34 Cal. 
vermindert. Man findet so die Verb rennungs wärme zu 2050" statt 
zu 2100« C. 

Ähnliche Berechnungen ergeben für die Verbrennungstempera- 
turen verschiedener Gase mit Luft von 207o Sauerstoffgehalt bei 
einer Anfangstemperatur von 0" C und ohne Berücksichtigung der 
Dissoziation folgende Werte : 



-— -— -—— ~-7& 



Pie. ! 





Bei konstantem j 


Druck 


Volumen 


H, 






i960» 


2320» C 


c6 






8100« C 


2430" C 


J(CO + H 


) 




a040» C 


2370" C 


CH.zuCO 


+ 2H 


() 


1850» 


2150" C 


CHjZaOO 


+ 2H, 





1525« C 


1860" C 



Ein Vergleich mit den früher (unter der Annahme konstanter 
spezifischer Wärmen) berechneten Verbrennungstemperaturen zeigt, 
um wieviel erstere zu hoch gefunden wurden. 



^aovGoOt^lc 



140 VeibrBnnnnKstomperatur. 

Verbt ennangstemperatureii fester Körper. 
Dieselbe Berechnungsmethode kann man auch auf die Ver- 
brennung fester Körper, wie Kohlenstoff, Steinkohlen, etc. anwenden. 
Wir wollen auch hier Luft mit 20 Vol. "jg Sauerstoff voraussetzen. 
Zur Vereinfachung der Berechnung wählt man am besten solche 
Mengen des festen Brennstoffes, daß das Volum der gebildeten Ver- 
brennungsgase (auf 0" C und 760 mm Barometerstand reduziert) 
32'42 Liter beträgt, also einem Mole entspricht, weil dann die 
volumprozentische Zusammensetzung der Verbrennungsgase un- 
mittelbar die vorhandene Anzahl Mole der verschiedenen Gasbe- 
standteile angibt. 

Nehmen wir an, daß es sich um die Verbrennung von amorphem 
Kohlenstoff handle, dessen Yerbrennungswärme eine andere ist, als 
die von Diamant oder Graphit: 

12 ff Diamant geben 94-3 Cal. 

12 „ Graphit „ 948 „ 

12 „ amorpher Kohlenstoff „ 97-6 „ 
Nach der Gleichung 

C-l-0»-l-4Ng = C0s-i-4Nj 
wird die Zusammensetzung der Verbrennungsgase sein: 
CO3 . . . . 20 Vol. % 
Ng . . . . 80 „ „ 
Es müssen daher, um ein Molekular volum (22"42 Liter) Ver- 
brennungsgase zu erhalten, 0"2 Grammatome Kohlenstoff verbrannt 
werden, und diese liefern bei ihrer Verbrennung; 
Q = 0-20 X 976 = 19-5 Cal. 
Die Erhitzung der Verbrennungsprodukte erfordert: 

bei 2000° C 2200" C 

für CO, 6-40 7-64 

„ 4N, 1280 13-84 



Summe 19 20 21-48 

Die gesuchte Verbrennungstemperatur ist somit 2026" C. 

In Wirklichkeit gibt die Verbrennung jedoch nicht allein Kohlen- 
säure, sondern auch, je nach den Umständen, entweder freien Sauer- 
stoff (Dissoziation), oder Kohlenoxyd, oder Wasserdampf (vom hygro- 
skopischen Wassergehalte herrührend). Hienach ergeben sich fol- 
gende Temperaturberechnungen : 

Verbrennung von amorpher Kohle. 

Theoretisch, wenn nur CO^ gebildet wird 2026" C 

Bei b% Sauerstoff 1950" C 



^aovGoOt^lc 



VeibmmDi^BtempentDr. ]41 

Bei 57o Kohlenoxyd igSO" C 

Theoretisch, bä 2b g Wasser aaf 1 kg Kohlenstoff . . . 1950° C 
VerbieDnang za Kohlenoxid 1250* C 

VerbreDnnngstemperatnr einer natürlichen Kohle. 
In ähnlicher Weise läßt sich auch die Veibrennungstemperatur 
einer natärUchen Kohle berechnen. Als Beispiel diene Steinkohle 
TOD Commentry von folgender Zusanunensetzung : 

Kohlenstoff 76-2 Gew. % 

Wasserstoff ^'2 „ „ 

Sanerstoff 8'2 , „ 

Stickstoff l'O « „ 

hygroskopisches Wasser , . . 3"4 , „ 

Asche 7-0 „ 

Summe .... lOOU Gew. «/, 
Die Zusammensetzung der Verbrennungsgase berechnet sich in 
folgender Weise: 

Kohlensäure = 752:12= 62-7 Volumen 

Wasser: hygroskopisches: 34:18^ - . . 19 1 

aus der Kohle: 52: 2= . . . 260 i '^^'^ " 
Stick sto ff: Bei der Verbrennung werden gebildet : 

COgmit 62-7 Sauerstoff 

HjO „ 13-0 

zusammen . . . 75*7 Sanerstoff 
Aus der Kohle stamme n 2'5 „ 

Differenz . . . . 73-2 Sauerstoff. 
Diesen 732 Sauerstoff aus der Luft 

entsprechen 4 X 73'2 = 2928 Stickstoff 1 

dazu Stickstoff aus den Kohlen 10: 28 = 04 r^'^ ^ " 

Summe 383"8 Volumen. 

Die Yolumprozentige Zusammensetzung der Verbrennungsgaae 
ist daher: 

„ ,, .. 100X62-7 ,„»,,,,-,, 
Kohlensaure — öSJTö — ~ 1634 Vol. % 

„, 100 X 27-9 _ „_ 

^^^^'^ 383-8 = '^^ " " 
Stickstoff ^^^1^ = 76-39 „ „ 
1 00-00 Vol. % 
Hieraus berechnet sich die Erhitzungswärme der Ver- 
brennungsgase zu: 



^aovGoOt^lc 



1800« C 


2000» C 


2200« C 


17068 


19-508 


21-820 



Die Verbreimungswärme beträgt 

Q = 19-888 Cal. 
und die Verbrennnngstemperatur 2034" C. 

Verbrennungatemperatiir Ton Generatorgas. 
In der Industrie ben&tzt man häufig gasförmige Brennstoffe 
weil sie — wie wir später sehen werden ^- eine bessere Wärme- 
ausnUtzang gestatten. Die ideale Zusammensetznog eines derartigen 
Generatorgases ist 

CO + 2 N,. 
Dieses Gas braucht zu seiner Verbrennung (theoretisch) 

i(0,) + 2N, 

und gibt dann: 

C0, + 4N,. 

Die Verbrennung von C0 + i(0j) + 4Ng gibt 68 Cal. 

Erwärmt man das Gas vor der Verbrennung auf 1000° C, so 
sind hiezu 6'5 X 7'3 = 40 Cal. erforderlich. Die Gesamtwärmemenge, 
welche also der Berechnung der Verbrennungstemperatur zu Grunde 
zu legen ist, betr^ somit 68-|-40^ 108 Kalorieen. 

Erhitzungswärme der Verbrennungsprodukte: 





2000« C 


220O«C 


2400» C 


CO, 
4N, 


32-0 
64-0 


38-2 
69-2 


43-7 
76-4 


Summe 


96-0 


107-4 


120-1 



Verbrennungstemperatur r= 2220° C. 
Dasselbe Gas gibt unter anderen Verbrennungsbedingungen: 
Theoretisch, kalt. . . . 1500° C; kalt, b\ Sauerstoff 1210° C 
Gas + Luft, 500« . . . 1860° C; „ 5% Kohlenoxyd 1320° C 
„ ■]- „ 1000" . . . 2220" C. 

Die bei der Erzeugung von Generatorgas benützte Luft enthält 
stets schwankende Mengen von Wasserdampf, der in Berührung mit 



^aovGoOt^lc 



VeibreDunngfatemperstar. 



143 



glühender Kohle zerlegt wird, so daß das Gas weniger Stickstoff 
enthält. Mit einem Dtuchscbnittswerte von 260 g Wasser auf 1 kg 
Eohle erhält man ein Gas, das auf 1 Grammatom Kohlenstoff 
enthält : 

CO + |(H,) + |(N,). 
Die Verbtennungstemperatnr dieses Gases beträgt: 
Gas + Luft : kalt ... . 1560" C 
„ + „ : 600» . . . 1930» C 
„ + „ : 1000» . . . 2230» C 
In Wirklichkeit ist jedoch die Zusammensetzung des Generator- 
gases eine andere. Es enthält nämlich, infolge der früher be- 
sprochenen Gleichgewichtserscbeinungen, stets Kohlensäure und 
Wasserdampf, und — wenn man Steinkohlen oder Braunkohlen 
verwendet — gasförmige Kohlenwasserstoffe. Als Beispiel für ein 
derartiges Gas möge die folgende*) Analyse dienen: 

Kohlenoxyd 0-20 Vol. 

Wasserstoff O'IO „ 

Kohlensäure 0'06 „ 

Wasserdampf 002 „ 

Stickstoff 0-63 „ 

Summe. . . . 1-00 Vol. 



Die Verbrennung dieses Gases liefert: 



Verbtennungsproduktfl 


Verbrennungswärme 


CO, 026 

H,0 012 

N, 123 


13-6 Cal. 
6-8 , 


1-60 


19-4 Cal. 



Die Berechnung der Verbrennungstemperatur ergibt: 

Gas und Lnft: kalt . 1350» C 

, „ - : 1000" 2150» C 



Übungsthemen: 

Berechnung der Verbrennungstemperatur eines Brennmateriales 
von gegebener Zusammensetzung und bekannter Verbrennungswärme 
bei Anwendung verschiedener Mengen von Verbrennungsluft, und 
bei verschiedener Temperatur von Brennstoff und Luft. 

*) Auf 1 Uol des QBS^miacheB bezosen. 



^aovGoOt^lc 



144 BrenniOBtorialieii. AUgtmeiDW. 

Berechnung der Verbrennungstemperatur, wenn außer Zusam- 
mensetzang and Heizwert des Brennmateriales auch die Zusammen- 
setzung der Verbrennungagase bekannt ist (gleichfalls bei verschiedener 
Temperatur von Brennstoff und Luft). 



Vm. Kapitel. 

Brennmaterialien. Allgemeine». 

Unter Brennmaterial, Brennstoff oder Heizmaterial 
versteht man im allgemeinen jene Stoffe, welche bei ihrer Ver- 
einigung mit Sauerstoff beträchtliche Wärmemengen entwickeln, 
und daher in der Praxis als Wärmequellen benutzt werden. 

Zu den Brennmaterialien im weitesten Sinne gehören ver- 
schiedene kohlenstoffhaltige feste und flüssige Sub- 
stanzen (wie Holz, Torf, Kohle, Koke, Petroleum, Teer, Alkohol, 
etc.), femer kohlenstoff- und wasserstoffhaltige Gase 
(z. B., Leuchtgas, Acetylen, natürliche Gase, Generatorgas, Wasser- 
gas, etc.) als auch mancherlei andere Körper, deren Oxydation in 
der Industrie als Wärmequelle dient. 

Als Beispiele für derartige Stoffe mögen folgende angeführt 
werden : 

Im südlichen Italien wird der Schwefel, beim Ausschmelzen 
des natfirlich vorkommenden Schwefels, als Brennmaterial benützt 
(das ist jedoch ein Ausnahmsfall, der nur bei Mangel eines anderen, 
billigeren Brennmateriales vorkommen kann). 

Beim Rösten von Kiesen finden die Schwefelmetalle (na- 
mentlich das FeSj) ebenfalls als Brennstoff nützliche Verwertung. 

Beim Hosten der Kohleneisensteine (Blakband) dient der im 
Erze enthaltene Kohlenstoff als Brennmaterial. 

Ganz ähnlich dient ein Teil des verwendeten Holzes oder 
der Kohle bei der Meilerverkohlung, beziehungsweise Verkokung 
als Brennmaterial, 

Beim Beasemerprozesse dient das im Roheisen enthaltene Silj- 
cium (saurer Prozeß), beziehungsweise der Phosphor (basischer 
Prozeß) als Wärmequelle. 

In neuerer Zeit hat das metallische Aluminium als 
Brennstoff technische Bedeutung gewonnen. Es ist dies die von 
Hans Goldschmidt erfundene Aluminothermie. 

Das Verfahren beruht darauf, daß ein Gemenge von Eeinkör^ 
nigem Aluminium and von gewissen Oxyden, wie Eisenoxyd, wenn 



^aovGoOt^lc 



BrennmaterislieD (AllEemeioei). 



145 



man es an einem Punkte entzündet, weiter brennt und biebei 
bedeutende Wännemengen entwickelt. Die Reaktion erfolgt nach 
dem Schema: 

FejOg + 2 Ai = AljOg + 2 Fe. 

Zar Entzündung dienen eigene „Zändkirsciien". Das . 
Verfahren dient sowohl zur Reduktion von Metallen, also zur Her- 
stellung kohlenstofffreier Metalle und Legierungen, wie zur Erhitzung 
von Gegenständen (z. B. beim Schweißen und Nieten), zum Durch- 
schmelzen von Blechen, zum Ausfüllen von Gußfehlem und Lunchern 
mit geschmolzenem Eisen, >u. s. w. 

Hier interessieren uns nur die beiden zuerst angeführten 
Gruppen von Heizmateriahen, die man gewohnt ist als Brenn- 
materialien (im eigentlichen Sinne des Wortes) zu bezeichnen. 
Man teilt dieselben in folgender Weise ein: 

Einteilung der Brennmaterialien. 



Arten der 
Brennstoffe 


o) natürliche 


b) künsUiche 


Ä. Feste 


Holz, Torf, Braun- 
kohle, Steinkohle, 
Anthrazit 


Holzkohle, Koke, 
(Brikette) 


B. Flüssige 


Petroleum 


Teer, TeerÖle, 
Alkohol, etc. 


C. Gasförmige 


Naturgas 


Leuchtgas, Generator- 
gas , Wassergas , Misch- 
oder Dowson-Gas, 
Hochofengase, Aee- 
tylen, etc. 



Wie schon erwähnt, zerfallen dieselben in zwei Hauptgruppen: 
in natürliche und künstliche feste Brennstoffe. 

a) Natürliche feste Brennstoffe, 
Hieher gehören Holz, Torf, Braunkohle, Steinkohle und An- 
thrazit, welch letzterer jedoch häuiig zu den Steinkohlen gerechnet 
wird. 

Alle diese Brennstoffe enthalten: 

1. Asche, welche beim Verbrennen derselben zurückbleibt, und 

2. Hygroskopisches Wasser. Der Gehalt an letzterem 
wird manchmal auch als „Nässegeh alt" bezeichnet. 

Jbptntr, Oben. TeobaolDgi« d. Emigleii. I. 10 



sasiGoOi^le 



146 



Brenmnsterialien (Allgemeinen). 



3. Eine hauptsächlich aus Kohlenstoff bestehende, daneben aber 
noch veränderliehe Mengen von Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff 
enthaltende Substanz, die den eigentlichen Brennstoff repräsentiert. 
Die Zusammensetzung dieser wasser- und aschenfreie n Sub- 
stanz ist für die verschiedenen Arten der festen natürlichen Brenn- 
stoffe durchschnittlich folgende: 











Flüch- 
tig« 
Stoffe 


Brennstoff 




wert 
Cai. 


Koke 


C'l. 


H«/, 


o+-s% 


Holz 


51 


6 


43 


4700 


nicht 
backend 




Topf 


58 


6 


30 


.5a(K) 


^ 


70 


Brannkohle . , 


70 


5 


26 


6.5(10 


„ 


50 


Steinkohle; 














magere, lang- 
Hammige . 


80—84 


6-5 


12-10 


8200 


schlecht 
frittend 


,35-40 


fette, lang- 
flammige . 


34-88 


5 


9—10 


8600 


backend 


30—35 


fette, kurz- 
flammige . 


86-90 


5-4-5 


7-5-5 


8700 


„ 


16-23 


magere, kurz- 
Hammige . 


90-93 


45—3-5 


5-5-4-5 


8600 


schlechi 
backenc 


6-14 


Anthrazit . . 


95 


2 


3 


8200 


nicht 
backend 


3 



Der Aschengehalt ist sehr schwankend, im allgemeinen liegt 
er zwischen 5% und 15"/,), doch kommen sowohl kleinere als 
auch bedeutend größere Aschengehalte vor. Der hygroskopische 
Wassergehalt hängt — außer von der Feuchtigkeit der Luft — 
von der Natur des Brennstoffes und von seiner Porosität ab; er wächst 
im selben Sinne, wie die Menge der bei seiner trockenen Destillation 
erhaltenen flüchtigen Stoffe. Koke (die aber nicht mehr zu den na- 
türlichen festen Brennstoffen gehört) bildet eine Ausnahme, indem 
dieselbe manchmal sehr beträchtliche Wassermengen enthalten kann ; 
dies ist jedoch strenge genommen nicht mehr hygroskopisches Wasser, 
sondern stammt daher, daß dieselbe, nachdem sie glühend aus dem 
Kokeofen ausgezogen worden war, mit Wasser begossen wurde, um sie 
abzukühlen und ihre Verbrennung an der Luft zu verhindern. 

Die Backfähigkeit, die durch Einwirkung von Wärme 
auf feste Brennstoffe hervorgerufen wird, ist von großer praktischer 
W^ichtigkeit, indem sie Kleinkohle und Kohlenstaub am Durchfallen 



^aovGoOt^lc 



BrennmaterialiBD (AllganieiDeB). J47 

durch den Rost verhindert. Staub von mageren KoUen kann 
daher nar schwer auf einem Rost verbrannt werden. Anderseits 
kann aber zu starke Backfähigkeit von Äsche und Kohle auch 
störend vtirken, weil biedurch leicht beträchtliche Kohienmengen 
der Verbrennung entzogen werden und die Asche nicht durch den 
Rost fällt, das Schüren des Bostes also erschwert wird. 

Manche magere Brennstoffe, besonders Anthrazit und kurz- 
flammige Steinkohlen, haben die üble Eigenschaft, im Feuer in kleine 
Stücke zu zerspringen, die leicht durch den Rost fallen und so der 
Verbrennung entgehen. 

Die natürlichen festen Brennstoffe sind für die Industrie wegen 
ihres niederen Preises von besonderer Wichtigkeit. Man teilt die- 
selben noch in zwei Untergruppen: 

o) Vegetabilische Brennstoffe: Holz, 
ß) fossile Brennstoffe: Torf, Braunkohle, Steinkohle und 
Anthrazit. 

In manchen holz- und kohlearmen Ländern kommt anch noch 
trockener Mist (Kamelmist) als Heizmaterial in Betracht, und 
die ägyptischen Fellah benützen sogar als animalischen Brennstoff 
Mumien. Industrielle Bedeutung haben alle diese Stoffe natürlich 
nicht. 

b) Künstliche feste Brennstoffe. 
Für manche Zwecke ist es vorteilhaft, kohlenatoffreichere Brenn- 
materialien anzuwenden, als die Natur sie darbietet. Man erreicht 
dies, indem man die natürlichen festen Brennstoffe der trockenen 
Destillation unterwirft. Hiebei entstehen im allgemeinen folgende 
Zersetz ungsprodukte: 

1. Gase, 

2. Teer, 

3. wässerige Destill ationsprodukte (Teerwasser\ 

4. kobliger Rückstand. 

Selbstverständlich hängt die Art und Menge der gebildeten 
Zersetzungsprodukte von der Natur der Körper ab, welche der 
trockenen Destillation unterworfen werden. Allein auch die Zer- 
setzungstemperatur und manche andere Umstände üben hierauf 
einen bedeutenden Einfluß aus. So wächst mit steigender Tem- 
peratur die Gasausbeute sowohl dem Gewichte als dem Volumen 
nach, doch nimmt im allgemeinen gleichzeitig ihr Gehalt an schweren 
Kohlenwasserstoffen und damit ihre Leuchtkraft ab. 

Die Vorteile, welche man durch die Darstellung verkohlter 
Brennstoffe erzielt, sind folgende: 



^aovGoOt^lc 



]48 BrennmsteiialieD (AllgemBinei). 

1. Man erhält ein Brennmaterial von höherem Wärmeeffekt, 
und zwar: 

ä) weil der Kohlenstoffgehalt des verkohlten Brennstoffes größer 
ist, als jener des rohen, und 

b) weil die flüchtigen Destillationsppodukte, obwohl sie teil- 
weise auch brennbar sind, bei der anmittelbaren Verfenemng zu 
ihrer Vergasung bedeutende Wärmemengen verbrauchen, die heim 
Verfeuern des verkohlten Brennstoffes nicht in Betracht kommen. 

Hiedurch werden, wo es sich um den Absatz in größere Ent- 
fernungen handelt, die Transportkosten pro Wärmeeinheit verringert. 

2. Die Verbrennung der verkohlten Brennstoffe erfolgt ohne Rauch. 

3. Der verkohlte Brennstoff ist nicht schmelzbar (er backt nicht). 

4. Der Schwefelgehalt der Rohkohlen wird bei der Verkokung 
kleiner, und 

5. die Verkokung liefert unter Umständen verwertbare Neben- 
produkte. 

Anderseits treten bei der Verkohlung der rohen Brennstoffe 
folgende Nachteile auf: 

1. Die Verkohlung der natürlichen Brennstoffe erfordert einen 
gewissen Aufwand an Wärme, also an Brennmaterial, an Arbeits- 
löhnen und an Apparaten, 

2. die verkohlten Brennstoffe geben keine lange Flamme, was 
für gewisse Feüerungszwecke notwendig ist, and 

3. der Aschengehalt wird durch die Verkohlung erhöht. 

Je nach der Natur des rohen Brennstoffes unterscheidet man: 

a) Holzkohle, 

6} Torfkohle, und ' 

c) Koke. 

Anhangsweise gehören zu den kÜnstUchen festen Brennstoffen 
noch die Preßkohlen oder Briketts, die ihre Entstehung dem 
Wunsche verdanken, das beim Kohlenbergbau abfallende Eohlenklein 
in ein wertvolleres Brennmaterial zu verwandeln. 

Die flüssigen und gasförmigen Brennstoffe zerfallen 
gleichfalls in natürliche und künstliche ; von einer weiteren Bespre- 
chung soll an dieser Stelle abgesehen werden. 



^aovGoOt^lc 



rX. Kapitel. 
Holz. 

Die industrielle Bedeutung des Holzes als Brennmaterial ist in 
Mitteleuropa ziemlich gesunken. Da dasselbe jedoch als Bau- und 
Ronstruktionsmaterial vielfach in der Industrie Verwendung findet, 
dürfte eine ausführliche Besprechung desselben an dieser Stelle 
nicht unerwünscht sein. 

Nach den Pflanzen, von welchen die Hölzer stammen, können 
die verschiedenen Holzarten in folgender Weise eingeteilt werden: 

a) Laubhölzer: Ahorn, Birke, Buche (Weißbuche oder Hain- 
buche — Carpinus betulus — und Kotbuche — Fagus silvatica), 
Eiche, Erle, Esche, Linde, Pappel, Ulme, Weide, etc. und 

b) Nadelhölzer: Fichte oder Rottanne, Kiefer oder Föhre, 
Lärche und Tanne — auch Edeltanne oder Weißtanne genannt. 

Eine andere Art der Einteilung der Hölzer bezieht sich auf ihr 
epezifisches Gewicht und ihre Festigkeit. Sie ist aus folgender Zu- 
sammenstellung ersichtlich: 



Harte H»Uer: 


Weiche H5Uer: 


Spei. Gewicht (lafUrocken) > 0'56 


Spea. Gewicht (lafttrocken) < 0-56 


(grün) > 0-BO 


{grOn) < 0-90 


Bache spez. Gewicht = 077 


Weißtanne spez. Gew. = 0-48 


Eiche , „ =0-71 


Fichte „ „ =0-47 


Esche — 0-67 


Föhre (auf trockenem 


Ahorn , , -=0-64 


Boden) spez. Gew. = Oöö 


Ulme „ =0-57 


Lärche „ , =0-47 


Birke „ , =0-55 


Linde ,. „ =0-44 


Erle „ ' „ = 0-54 


Weide „ „ =0-48 




Zitterespe „ „ =0-43 




Pappel „ „ =0-39 




Schwarzpappel „ „ = 039 



Das spezifische Gewicht einer und derselben Holzart unterliegt 
jedoch gewissen Schwankungen; es wird um so größer, je lang- 
samer sich die Pflanze entwickelt hat, d. h. je trockener und dürrer 
der Boden war, auf dem sie wuchs. 

Diese beiden Einteilungsprinzipe werden manchmal in folgender 
Weise kombiniert; 

1. Harte Hölzer (durchaus Laubhölzer): Eiche, Buche, Weiß- 
buche, Esche, Ahorn, Birke, etc. 



^aovGoOt^lc 



150 



2. Weiche Hölzer (weiche Laabhölzer): Kastanie, Linde, 
Zitterespe, Weide, etc. 

3. Nadelhölzer: Fichte, Tanne, etc. 

Die früheren Angaben beziehen sich auf das spezifische Gewicht 
des Holzes inklusive Poren ; jenes der Holzfaser exklusive Poren 
ist weit höher; es beträgt nach Bumford bei: 



Eichenholz . . 


. spez 


Gew 


~ 1'5344 


Buchenholz 




^ 


^ 1-5284 


Ulmenholz . . 


^ 


^ 


= 1'5186 


Pappelholz . . 




„ 


= 1'4854 


Birkenholz . . 


n 


„ 


= 1-4848 


Lindenholz . . 


1 


„ 


= 1-4846 


Tannenholz . 


-1 


„ 


= 1-4612 


Ahornholz . . 


u 


„ 


= 1-4599 



Über das spezifische Gewicht verschiedener Holzarten mögen 
noch folgende Angaben mitgeteilt werden: 







11 ? 


Hartig 


Wernek 


Winkler 




5 


ftUch 

g.mit 


luft- 
trocken 


schaif 
geirockne 


scharf 
getteckn. 


Steineiche . 

Stieleiche . 
Baumweide . 




0-86 
0-67 

0-75 
ü-84 

0-66 

0-80 
060 


1-0754 
1-0694 
0-9859 
0-9822 
0-9476 
0-9452 
0-9250 
0-9121 
0-9036 
O9036 
0-9012 
0-8993 
0-8941 
08699 
0-8633 
0-8614 
08571 
0-8170 
07796 
0-7664 
0-7634 
0-7155 


0-7075 
0-6777 
04873 
0-6907 
0-6474 
0-7696 
0-4735 
0-5502 
0-6592 
O6440 
0-6550 
0-4716 
0-5910 
05749 
0-5001 
0-4390 
0-3656 
0-4302 
0-3931 
0-4302 
0-3931 
0-5289 


0-6441 

04464 
0-6452 
0-6788 

0-4206 
05779 
06337 
0-5699 

0-4303 
0-3838 

0-3480 
0-4402 


0-663 
0-663 
0467 
O560 
0-518 
0-691 
0-441 
0-486 
0-618 
0-619 
0-598 
0-562 
0493 
0-434 
0-549 

0-443 
0-431 
0-346 
0-418 

0-601 


0-929 

0-685 
0-852 
0-600 

0-755 
0-734 

0560 

0-874 

0-800 
0-604 
0-383 


Ulme . . . 




Hainbuche . 
Lärche . . 

Kiefer , . 








Esche . 
Birke . . . 




Vogelbeere . 




Fichte. . . 




Mehlbirne . 

Kastanie . . 








Schwarzpappel 


Italien. Pappe 
Sahlweide . 





sasiGoOi^le 



HoUart 


S 


Hartig: 


Weruek 


Winkler 




frUch 

geaut 


InR. 
trocken 


dehsrr 
^trocknet 


HÜiarf 


Granaibaum . . 
Ebenholz. . . . 
Holl. Buchsbaum 
Mispelbaum . , 
Olivenbaum . . 
Französ. Buchs- 

Spanisch. Maul- 
beerbaum . . 

Spanisch. Taxus- 
baum .... 


1-35 
1-33 
1-32 
0-94 
092 

0-91 

0-89 

0-80 


- 


- 


- 


- 





Eine weitere Einteilung der Holzarten grftndet sich auf fol- 
gendes Verhalten: 

Das zuletzt gebildete junge Holz eines Stfimmes heißt Splint ; 
es ist saftreicher und lichter als das ältere Holz. Bei manchen 
Bäumen nun (den sogenannten Splintbäumen) ändert sich das 
ältere Holz gar nicht oder doch nur unmerklich ; bei anderen (den 
Beifholz-)Bäumen entsteht aus dem Splint ein dunkleres, wasser- 
ärmeres Holz, das aber sonst von ersterem nicht verschieden ist; 
bei anderen Bäumen endlich (den Kernholzhäumen) entsteht 
aus dem Reifholze mit der Zeit ein noch dunkleres, trockeneres und 
widerstandsfähigeres Holz, das Kernholz. Wir haben somit: 

1. Splintbäume: Ahorn, Birke, Weißbuche, etc. 

2. Reifholzbäume: Weißdorn, Linde, Fichte, Tanne, etc. 

3. Kernholzbäume; Furbhölzer, Ebenholz, Nußbaum, Hart- 
riegel, Lärche, Föhre, Eibe, etc. 

Für die Praxis noch wichtiger als das spezifische Gewicht, ist 
das Gewicht des Schichtholzes. Man unterscheidet in dieser 
Beziehung den Festmeter vom Raummeter. 

Unter Festmeter versteht man 1 wi* der Holzsubstanz inklu- 
sive Poren. Sein Gewicht in Kilogramm ist daher gleich dem tau- 
sendfachen spezifischen Gewicht. 

Ein Raummeter hingegen ist 1 m^ geschichtetes Holz, dessen 
Gewicht natürlich von der Dichte der Schichtung und vom Wasser- 
gehalte des Holzes abhängt. Die Dichte der Schichtung hängt 
wieder von der Form der Holzstiicke ab welche man als Scheit- 



^aovGoOt^lc 



152 



Holi. 



holz (Binden- und Herzstücke), Knüppelholz und Reisholz 
unterscheidet. Der Wassergehalt ist beim frisch gefällten Holze 
(GtUnholz) am größten und nimmt mit dem Lagern ab. Luft- 
trockenes Holz enthält noch immer 12 — IS^/o Feuchtigkeit. Das 
in einem gewissen Volum Schichtholz enthaltene Volum Hoizsub- 
etanz nennt man den Detbgehalt; 





"ii 


Ü 


1 


Scheite*) Ton Laubholz, Scheite and Knüp- 








pel**) von Nadelholz, stark, glatt, gerade 


73 


77 


75 


Scheite von Laubholz und Nadelholz, schwach, 








glatt, gerade 








Scheite von Nadelholz, stark und schwach, 


68 


72 


70 


knorrig, krumm 








Knüppel von Laubholz, stark, glatt, gerade . 








Scheite von Laubholz, stark und schwach, 








knorrig, krumm 








Knüppel von Laubholz und Nadelholz, stark 


63 


67 


65 




68 


62 


60 


Reisknüppel***) vom Stamm, Nadelholz . . 


Reisknüppel vom Stamm, Lanbholz .... 


53 


57 


55 


Beisknüppel von Ästen und Langreisig vom 








Stamm, Nadelholz 


48 


52 


50 


Reisknüppel von Ästen, Laubholz und Abfall- 








reisig vom Stamm, Nadelholz 


42 


48 


45 


Stockholzf), Laubholz und Nadelholz . . . 








Langreisig vom Stamm, Laubholz 


33 


37 


35 


Abfallreisig vom Stamm, Laubholz .... 


23 


27 


26 


Abfallreisig und Langreisig von Ästen in Baum- 








metern, Laubholz und Nadelholz .... 


13 


17 


15 



Gewicht des Schichtholzes der gewöhnlichen Holz- 
arten im frisch gefällten und im lufttrockenen Zu- 
stande (nach den Untersuchungen der deutschen Versuchsanstalten) : 

*) Scheite sind Spaltrtltcke aoB StannaabBchnitten von mehr als 14ci»Uicke. 

") Enfippel eioA ongeapaltene Stommabachnitta von 7 bis 14 cm Dicke am 
Hchwftcheren Ende. 

'") Haigig, ReiaknUppet, Laogreisig nnd AbraJlreisig ist Holz von weniger 
als 7 rm Stärke. 

t) Stockholm ist WuTzelholz. 



^aovGoOt^lc 







Grün 




HolMxt: 


Schdthok 


h 








BaU- 
holE 


RiBdtn- 

ittok 


Heis- 
BtUck 


hall 


■tflok 


am- 
BtDck 




Fichte 

Gemeine Kiefer 
Schwarzkiefer . 


892 
950 

741 
790 

978 
1051 


717 
690 

923 

878 

933 


881 
937 
865 
929 
937 
968 
955 
1019 

979 


926 
869 

903 
930 
1045 
986 
781 


457 
554 

648 
687 

734 
741 


445 
503 

669 
734 

797 


334 
651 
461 
624 
469 
703 
696 
762 

717 


611 

516 

702 
673 
780 
712 
484 


Weißtanne 




Rotbache . 
Hainbache . 








Feldahom . 
Spitzahorn. 





Sämtliche Zahlen beziehen sich auf die Winterfallung. 

Chemiäche Zusammensetzung: 
In chemischer Beziehung besteht das Holz : 

1. aus dem Holzskelett j 

2. „ , Saft. 

Das Holzskelett besteht zum größten Teil aus Zellulose, 
Xj^ H,o O5, mit folgender Zusanunensetzang : 

Kohlenstoff . . . 44-44''/o 

Wasserstoff. . . 6-17"/o 

Sauerstoff . . . 49-39"/o 
Es würde zu weit führen, hier näher auf die verschiedenen 
Ansichten über das Vorkommen von Zellulose und ähnlichen Körpern 
(wie Lignit) im Holze einzugehen, da es für unsere Zwecke voll- 
kommen hinreicht, einen Körper von der obigen Zusammensetzung 
als Hauptbestandteil des Holzes kennen zu lernen. Daneben enthält 
das Holzskelett noch verschiedene stickstoffhaltige und stickstofilreie 
Bestandteile, welche man gewöhnlich als „inkrustierendes Ma- 
teriale'' bezeichnet. Dasselbe findet sich je weiter nach innen, in 
desto größerer Menge, woher eben die dunklere Farbe des Kern- 
holzes herrührt. 



^aovGoOt^lc 



Welche Veränderungen die Holzzusammensetzung hiedurch er- 
leidet, zeigen die nachfolgenden, auf wasser- und aschenfteies Holz 
berechneten Analysen von H. Chevandier.*) 



Baumort 


Kohlen- 

Btoff 


Waafler- 
sloff 

7. 


•;. 


Stickaloir 


Ahorn . . 


49-80 


6-31 


43-89 


Birke 




60-60 


6-23 


42-04 1 1-12 


Buole 




49-48 


6-08 


44-44 


Eiche. 




50-64 


6-03 


42-05 1 1-28 


Erle . 




49-19 


6-22 


44-59 


Kiefer 




49-94 


6-25 


43-81 


Fichte 




49-69 


6-38 


44-03 


Lärche 




5611 


6-31 


43-58 


Linde 




49-41 


6-86 


43-73 


Pappel 




49-70 


6-31 


43-99 


Tanne 




49-95 


6-40 


4365 


Ulme. 




60-19 


6-43 


4339 


Weide 




51-75 


6-19 


41-08 1 0-98 



Hieraus folgt, daß die Zasammensetzung der trockenen und aachen- 
freien Hölzer nicht bedeutend variiert; sie beträgt im Mittel etwa: 

Kohlenstoff 49-27„ 

Wasserstoff 6-1% 

Sauerstoff und Stickstoff . U-T>k 

Der Saft stellt eine wässerige Lösung verschiedener organischer 
(Prote'instoffe, Gerbsäure, andere Pflanzensäuren, Stärke, Gummi, 
Zucker, Farbstoffe, ätherische Öle, Harze — soweit sie nicht der 
Zellwand angehören) und unorganischer Stoffe dar. 

Für die Verwendung der Hölzer als Brenn materiale kommt nur 
ihr Harz-, Wasser- und Aschengehalt in Betracht. 

Mit wachsendem Harzgehalt steigt die Brennbarkeit, Flamm- 
barkeit und (infolge ihres großen Kohlenstoffgehaltea) der absolute 
Heizeffekt des Holzes. 

L. Hampel hat,**) um den Harzgehalt zu bestimmen, ge- 
raspelte nordsteierische Hölzer mit 907oiS^™ Alkohol ausgezogen. 
Es lösten sich von 

*) Ann. de Pb;s. et de Chimie, 3. serie, t. 10. 
**) Mitteilimg-en des technolog. Mufleums in Wien, 1883, p. 87. 



^aovGoOt^lc 



155 



Übe: 
folgende 



Taxus baccata L T'bliX 

Abiea excelsa D. C. ; . . . 2-734'>/„ 
Larix europaea D. C. . . . l-8077o 

Pinus silvestris L 1744% 

Acer pseudoplatanus L. . ." 169 */o 
Fraxinus excelsior L. . . . 1-47 "/o 

Fagus silvaticns L 1-44 "jg 

Betula alba L l-1677o 

a Aschengehalt verschiedener Holzsorten werden 
mügen. *) 

Asche in 100 Teilen Holz. 



Uokart 


Berthier 


Kar 


Bteo 


Chevandier 




BltSB 


Stamm- 


Aet- 


KeU- 






Holz 


Hole 


hok 


holz 




Rottanne. 


0-83 


015 


015 


__ 





_ 


Birke. . . 


100 


0-25 


0-30 


057 


1-00 


0-48 


Kiefer . . 


1-24 


012 


015 





— 


— 


Eiche . . 


2-60 


015 


011 


1-94 


1-49 


1-32 


Linde . . 


600 


0-40 





— 


— 


— 


Weißtann« 





0-23 


0-25 


— 


— 


— 


Buche . . 


— 


0-32 


0-35 


0-73 


1-54 


0-72 


Eller . . . 


— 


0-36 


0-40 


— 


— 


__. 


Rotbuche. 


— 


0-38 


0-40 


— 


— 


— 


Espe . . . 


— . 


— 


— 


1-49 


2-38 


— 


Weide . . 


~ 


— 


— 


2-94 


3-66 


— 



Der Aschengehalt < 
kungen. Wie groß dies 
Baum (Kirschbaum) seil 



33 Holzes unterliegt bedeutenden Schwan- 
Schwankungen bei einem und demselben 
können, zeigen die Untersuchungen von 



Teil des Baumes 


Kohlen- 
stoff 

7. 


Waaaer- 

Stoff 


und 
Stickstoff 

7. 


Äscbe 

7. 


Blätter 

Obere Spitze des Zweiges, Rinde 


45015 
62-496 
48-369 


6-971 
7-312 
6605 


40-910 
36-637 
44730 


7-118 
3-464 
0-304 



•) Auf eine ansfQhrliche Statlie von Richard Akerinan nnd C. G, 
S&tDBtrBm „Om asklialtoT och Phoephor-procenter i tcft samt deraf beredda kol 
(Jecnkont. Anualei 1888) kaoa hier uaz vernieBeu werden. 



^aovGoOt^lc 



Teil dM Baomea 


EoUan- 
stoff 

7. 


Stoff 

% 


und 
Säckltoff 

7. 


ABcfae 

7. 


Mittlerer Teil des Zweiges, Kinde 


48-866 


6-342 


41-121 


3-682 


, , ' Holz 


49-902 


6-607 


43-366 


0134 


Unterer „ „ _ Rinde 


4«-871 


6-570 


44-666 


2-903 


, „ P Holz 


48-003 


6-472 


46-170 


0-364 


Stanun, Rinde 


46-267 


6-930 


44-755 


2-667 


Holz 


48-925 


6-460 


44-319 


0-296 


Oberer Teil der Wurzel, Rinde . 


49-085 


6-024 


48-761 


1-129 


, . , Hok . 


49-324 


6-286 


44-108 


0-231 


Mittlerer Teil der Wurzel, Rinde 


50-367 


6-069 


41-920 


1-643 


r „ , Holz 


47-399 


6-269 


46-126 


0-223 


Unterer „ „ „ 


46-063 


6-036 


43-603 


6-007 



Daß der AschengehEilt des Holzes aach von der Beschaffenheit 
des Bodens abhängig ist, auf welchem der Banm wuchs, ist wohl 
selbstverständlich. Das gleiche gilt anch von der Zusammensetzung 
der Asche, wie nachfolgende Uatersuchnngen Hennebergs über 
Buchenholzasche zeigen. 








Art dea Bodens | 


Itestandtaile 


Ealhstein 


Olpe 


Sandfltem 


Kohlensaures Kall . 

„ Natron 

Schwefelsaures Kali 




u-07. 

1 0-7»/„ 


) 14-6% 
3-4% 
Spur 


1 3-27; 

23-37, 
6-07, 






Lösliche Salze . . 




11 22-8% 


18-0% 


36-27„ 






27-4% 
17-7«/. 
15-6% 
16-9% 


30-9% 
12-2% 
9-7% 
28-77. 


21-17o 
12-47, 
10-97, 
I8-47. 


Phosphorsaure Salze 










II 77-6% 


81-6% 


61-0% 



Für manche, namentlich hüttenmännische Zwecke, ist der 
Phosphorgehalt ,des Holzes von Interesse, über welchen sehr aus- 
führliche Untersuchungen von E. Akerman und Särn ström*) 
vorliegen. Aus diesen Untersuchungen folgt : 

•)Lc. 



^aovGoOt^lc 



Holz. 



157 



1. daß die Laubhölzei vier- bis fOnfmal so viel Phosphor ent- 
halten als die Nadelhölzer; 

2. daß der Phosphorgehalt derselben Holzart, je nach der Gegend, 
aus welcher sie stammt, um lOO^/o schwanken kann; 

3. daß im Winter geöltes Tannenholz mehr Phosphor enthält 
als solches, das im Frühjahr oder Sommer gefällt wurde; 

4. daß das Stammholz am wenigsten ; Aste nnd Splint, nament- 
lich aber die Binde weit mehr Phosphor enthalten und 

5. daß der Phosphorgehalt des Splintes durch Auslaugen sehr 
bedeutend vermindert werden kann. 

Der Wassergehalt des Holzes ist nach der Jahreszeit ver- 
schieden, wie Schüblers Untersuchungen zeigen: 



Holzart 


Zeil des 
Fällens 


Wasser- 
gehalt«/. 


Zeit des 
Füllens 


Wasser- 
gehalt»/, 


Bsohe 

Ahorn 

Roßkaatanie. . 
Tanne 


Ende Jänner 


28-8 
33-6 
40-2 
62-7 


Anfang April 


38-6 
40-3 
471 
610 



Ferner fand man : 
im frischen Eschenholze, im Jänner .... 28 — 29% Wasser 

„ „ „ „ April 38— 39"/c „ 

in der Fichte, an der Wurzel, im Jänner . . 527o n 

» n . » . n n r, n AprU . . . 61% „ 

Er ist im Frühjahr am größten, verringert sich im Herbste 
bedeutend und wird im Winter am kleinsten. 

Auch hängt der Wassergehalt frischer Hölzer von der Baum- 
art ab, wie die nachfolgenden Resultate der Untersuchungen von 
Schübler und Hartig dartun: 



Wasser- 
gehalt 7„ 



Hainbuche, Caxpinus betnins 
Sahlweide, Salix caprea . . 
Ahorn, Acer pseudoplatanus 
Vogelbeere, Sorbus ancuparia 
Esche, Fraxinus excelsior . 
Birke, Betula alba . . . 



18-6 
260 
27 
28-3 

28-7 
30-8 



^aovGoOt^lc 





Wasser- 




sehalt •/. 


Mehlbeere, Crataegus torminal .... 


328 


Eiche, Quercua robur 


34-7 


Stieleiche, Quercua pedunculata .... 


35-4 


Weißtannej Pinus abies dur 


371 


Roflkaatame, Aesculus hipocast 


38-2 


Kiefer, Pinus silvestris, L 


39-7 


Rotbuche, Fagus sylvatica 


39-7 


Erle, Betula alnus 


41-6 


Espe, Populus tremula 


437 


Ulme, Ulmus campestris 


445 


Rottanne, Pinus picea dur 


45-2 


Linde, Tilia europaea 


471 


Italienische Pappel, l'opulus italica . . . 


48-2 


Lärche, Pinus larix 


48-6 


Baumweide, Populus alba 


50-6 


Schwarzpappel, Populus nigra .... 


618 



Der durchschnittliche Wassergehalt des frisch gefällten älteren 
Holzes beträgt etwa: 

Hainbuche 207o 

Ahorn, Esche, Birke 25 bis 30»/(, 

Steineiche, Buche, Weißtanne, Kiefer . . 35 „ ^O^/o 

Erle, Fichte 40 „ 40% 

Linde, Lärche, Schwarzpappel .... 45 „ SO^/a 

Auch in den verschiedenen Teilen eines Baumes ist der Nässe- 
gebalt ein verschiedener. Die Außenteile sind immer wasserreicher 
als das Innere und die Zweige enthalten mehr Wasser als die reichsten 
Stamm teile. Rechtzeitig geschnittenes Holz enthält 20 bis 25% Wasser, 

Auch Klima und Boden sind von Einfluß auf den Wassergehalt 
des frischen Holzes. 



Trocknen des Holzes. 

Beim Liegen des Holzes (namentlich des entrindeten) verliert 
dasselbe langsam einen Teil seines Wassergehaltes. So fand Af 
U h r in Schweden, wenn man in Nadelwal düngen auf große Hölzer 
arbeitet, daß Stämme, welche im Juni gesohlten und entrindet 
wurden. 



^aovGoOt^lc 



Hol». 159 

I Ende Juli 34*/o ^^^ ursprünglichen Gewichtes 

■ ■ SS»/« „ 

■ ■ 39% , 

„ „ Ottober .... 40«/o „ „ „ 

verloren hatten, während nicht entrindete Stämme nur verloren; 

bis Ende Juli 0"4l"/fl ihres Gewichtes 

„ „ August 0-84% , „ 

„ „ September 0'92% , „ 

^ Oktober l'OO"/« „ , 

Im allgemeinen braucht man zwei Jahre oder doch mindestens 
zwei Sommer, um Scheitholz durch Liegen an der Luft auf ein 
Minimum des Wassergehaltes zu bringen. Dieses Minimum ist rund 
20°/^ und kann in Ifehr trockenen Sommern, wenn das Holz be- 
standig unter Dach ist, sogar auf 15 bis lö'/o sinken. 

Um eine möglichst vollständige Trocknung des Holzes zu er- 
zielen, müssen höhere Temperaturen angewendet werden, Nach 
Violettes Versuchen gaben zwei Jahre lang aufbewahrte Holz- 
sorten bei Temperaturen zwischen 125" C und 225* C die nach- 
folgenden Wassermengen ab : 















Eiche 


Esche 


Ulme WalnnB 


126» C 


1626 


14-78 


15-32 


15* 


150« C 


1793 


1619 


17-02 


17-43 


175» C 


3213 


21-22 


36-94 


21-00 


200» C 


35-80 


27-51 


33-38 


41-77 


225» C 


44-31 


33-38 


40-56 


36-56 



Von 200* C an beginnt schon die trockene Destillation des 
Holzes. 

Bei höherer Temperatur getrocknetes, sogenanntes „gedörrtes 
Holz" nimmt rasch und begierig Feuchtigkeit auf. So zogen bei 
136* C getrocknete Späne in 24 Stunden im Winter 17 bis 19%, 
im Sommer 6 bis 9% Wasser an. 

Beim Trocknen verringert das Holz sein Volum (es schwind et) 
bei der Wasseraufnahme vergrößert es dasselbe (es quillt). Die 
nachfolgende Tabelle gibt die Schwindraasse verschiedener 
Hölzer: 



^aovGoOt^lc 









QneiliolB in dsr 


Qaeibolz 


Holzait 


UDKenholi 


Biebtaug der 


Im 










,. p„...... 


Ahorn 


0022 


3-26 


6-69 


4-97 


Birke 


0-222 


3-86 


9-30 


6-58 


Buche (Rotbuche) . 


0-200 


6-03 


8-06 


6-64 


Buche (Weißbuche) . 


0-400 


6-66 


10-90 


6-78 


Ebeohol« 


0-010 


2-13 


4-07 


3-10 


Eiche 


0223 


3-68 


8-21 


6-96 


Erle 


0-369 


2-91 


5-07 


3-99 


Esche 


0-187 


3-84 


7-02 


6-43 


Fichte (Rottanne) . . 


0-076 


241 


. 6-18 


4-29 


Föhre 


0-120 


3-04 


5-72 


4-38 


Lärche 


0-176 


2-17 


6-32 


4-24 


Linde 


0-208 


7-79 


11-60 


9-64 


Mahagoni 


0-110 


1-09 


1-79 


1-44 


Pappel 


0-125 


2-69 


6-40 


4-49 


Tanne (WeiBtenne) . 


0-122 


2-91 


6-72 


4-81 


Ulme . 


0-124 


2-94 


6-22 


468 


Weide 


0197 


2-48 


7-31 


4-89 



Heizeffekt des Holzes. 
Die folgende Zusammenstellung gibt den Heizeffekt verachiede- 
nei Holzarten, bezogen auf 1 kg. 



9 


I Gsvlchta- 
teilHol. 


Kalorieen 












Lufttrock. Holz mit 207^ Wasser 




3600 


„ 


Halbgedörrt«s Holz m. 107« n 


— 


4100 


— 


Gedörrtes Holz . . 


12-6 


4700 
3100 


0-770 


WeilJbuche, lufttrocken 


Steineiche, „ 




2400—3000 


0-708 


Esche, „ 


14-50 


3000-3500 


0-670 


Ahorn „ 




3600 


0645 


Rotbuche, . 


14-00 


3300—3600 


0-691 


Kiefer, , 


13-27 


— 


0-660 


Weide, 


13-10 


— 


0-487 


Fichte, , 


13-88 


2800-3700 


0472 


Linde, „ 


14-48 


3400 -4000 


0-439 


Schwarzpappel „ 


13-04 


3400—3700 


0-387 


Birke, „ 


14-08 


— 


0-627 


Tanne, 


13-86 


— 


0-481 



sasiGoOi^le 



Holz. 161 

Die Verbrennungswärme der Zellulose beträgt pro 1 kg und wenn 
das gebildete Wasser flüssig auftritt, für : 

gereinigte Baumwolle (Berthelot) 4200 Cal. 

„ „ (Hohmann) 4188-2 „ 

aas Papier (Hohmann) 4188*1 „ 

aus Kupferoxydammonlösung (Hohmann) . . 4174'1 „ 

mitBromwasseru. Ammoniakgereinigt(Hohmann) 4191-9 „ 

Mittel . . 4188-5 Cal. 

für gasförmiges Wasser 3591 „ 

Die Verdampfungskraft verschiedener Holzarten ist nach 
Brix folgende: 



Aachengehalt 



Wuier tn Dunyf 



Altes Kiefernholz . . 
Junges „ . . 

Erlenholz 

Birkenholz 

Eichenholz 

Altes Rotbuchenholz 
Junges „ 

Weißbuchenholz. . . 



lfi'1 


1-92 


19 3 


1-73 


14 7 


0-95 


r23 


1-00 


l«-7 


113 


22-a 


1-43 


«■.s 


1-39 


12-5 


2-17 



215 
111 
114 
1-39 
1-84 
162 
248 



418 
3-62 
384 
3-72 
3-64 
3-39 
3-49 
3-62 



511 
4-77 
4-67 
4-39 
4-60 



Nach Winkl 
Verhältniszahlen : 



!r ergeben sich bei gleichen Volumen folgende 



Holzart (lufttrocken) 


Fichte = 100 


Botbaclie = 100 


Eiche 


169 


118 


Ulme 


156 


109 


Ahorn 


153 


106 


Birke 


152 


105 


Buche 


143 


100 


Tanne 


112 


78 


Weide 


110 


77 


Pappel 


109 


76 


Kiefer . 


106 


74 


Fichte 


100 


70 


Linde 


92 


64 



sasiGoOi^le 



IQ2 FoMile fMte Brennstoffe. 

Diese Tabelle ist deshalb von Wichtigkeit, weil das Brennholz 
fast nie gewogen, sondern gemessen wird, und weil auch das Volum 
des Holzes bei verschiedenem Wassergehalte weniger großen Schwan- 
kungen unterliegt als das Gewicht. 

Auf vorstehende Tabelle sowie auf die Erfahrung begründet, 
ergibt sieh, wenn man bestes Buchenholz = 100 setzt, für gleiche 
Der bhoizquanti täten die folgende Wertskala: 

I. Brenngüte^ 100: Buche, Hainbuche, Birke, Zerr-Eichej 
Krummholzkiefer von höherem Standorte, Akazie, harzreiches, altes 
Eiefer-Kernholz, Schwarzkiefer. 

n, Brenngüte = 95 bis 90: Ahorn, Ulme, Esche, harzreiches 
Lärchenholz, Edelkastanie, gewöhnliches Kiefernholz. 

m. Brenngüte = 85 bis 75: Zirbelkiefer, Fichte, Tanne. 

IV. Brenngüte=70: Linde. 

V. Brenngüte = 65 bis 60: Erle, Eichen- Anbruchholz, Aspe, 
Pappel, 

VL Brenngäte:=56 bis 50: Weide, Kiefernsplintholz. 
Selbstverständlich hängen jedoch auch diese Werte sehr von 
der Art der Verwendung ab. So verwendet man, um rasche Tem- 
peratursteigerungen zu erzielen, weiches Holz (besonders Nadelholz). 
Bei Zimmerheizungen rechnet man auf einen Raummeter hartes 
Holz durchschnittlich 1'/^ Raummeter weiches Holz. 

Die verschiedenen Baumteile haben ebenfalls verschiedene Brenn- 
giite. Setzt man die Brenngfite des Stammholzes 7= 1, so ergibt sich 

für Knüppel (Prügel) 0-90 bis 0'80 

„ Reisig 0-90 „ 0-76 

„ Stockholz, ausgekesselt 0'85 „ 0*80 1 J^'" 

„ Wurzelholz 0*65 „ 0-50 1 """' 

n Wurzelholz, ausgefault 0'40 

„ Raff- und Leseholz 0-85 bis 0-50 



X. Kapitel. 

Fossile feste Brennstoffe. (Allgemeines.) 

Alle in den verschiedenen Schichten der Erdrinde vorkom- 
menden kohleartigen Brennstoffe sind aus vegetabilischen Substanzen 
entstanden und unterscheiden sich voneinander sowohl nach der 
Natur der denselben zu Grunde liegenden Pflanzen, als nach 
der verschiedenen Art und Größe der Umwandlung, welche die 



^aovGoOt^lc 



Fossil« feste BTennstofie. Ig3 

ursprQngliche pflanzliche Faser erlitten hat. So iet natäilich der 
Verlauf der Kohlenbildung ganz ein anderer, wenn die vegetabilischen 
Massen mit Wasser bedeckt wurden, als wenn sie durch eine Über- 
lagerung mit Tonschichten von der Wirkung der Atmosphäre ganz 
abgeschlossen wurden. 

Nach dem geologischen Vorkommen kann man die hieher ge- 
hörigen Brennstoffe in folgender Weise einteilen : 

1. Jüngere Fossile Kohlen (einzelne derselben werden in 
der Technik als Schwehlkohlen bezeichnet) nämlich: 

a) Torf (Alluvium und Diluvium), 

b) Braunkohlen (untere Tertiärformation, also jünger als die 
Kreideformation) . 

2. Ältere fossile Kohlen (Steinkohlen und Anthra- 
zite) stammen aus der eigentlichen Steinkohlenformation und 
hinauf durch Keuper und Jura bis zur Kreide, 

Alle diese verschiedenen Kohlensorten entstehen aus vegeta- 
bilischen Massen durch einen — wie schon angedeutet — mannig- 
fach modifizierten Prozeß, den man als natürliche Verkohlung 
oder kohlige Vermoderung bezeichnet, und der von dem 
Schweizer Geologen A. Balzer*) eingehend studiert wurde. Das 
Wichtigste aus der erwähnten Arbeit möge hier angeführt werden: 

Balzer unterscheidet die bei den in Rede stehenden Prozessen 
auftretenden Vermoderungsprodukte von den Vermode- 
rungsrückständen (denKohlen). 

über die Vermoderungsprodukte geben Aufschluß die 
Grubengase, die in den frisch geförderten Kohlen absorbierten Gase, 
die nachträgliehe Veränderung der Kohlen an der Luft (in gewissem 
Sinne eine Fortsetzung des im Innern der Erde vor sich gehenden 
Verkohl ungsprozeasea), endlich künstliche Versuche mit Holz, das 
man in einer Sauerstoffatmosphäre absperrte. 

Die Grubengase sind beim Umwandlungsprozesae der vege- 
tabilischen Substanz entstandene wirkliche Vermoderungsprodukte. 
Sie enthalten bis 98''/p Methan, ferner Äthylen, Kohlensäure, Stick- 
stoff und Wasserstoff, Sie brechen entweder aus den Kohlen selbst 
oder aus Spalten des Nebengesteines hervor, kommen aber anch 
entfernt von den Kohlen (zu denen sie aber immer in genetischer 
Beziehung stehen), z. B. in Steinaalzbergwerken vor. 

Was die in den Kohlen absorbierten Gase anbelangt, 
30 sind sie gleichfalls als Produkte des natürlichen Verkohlungs- 
prozesses zu betrachten. Nach den Untersuchungen von Meyer**) 

*) Vierteljahrgcbrift der ZUricheri sehen natarfurschenden Gesellscbart (siehe 
anch Mack: „Steinkohlenchemie"). 
••) ZantralblftU, 1872. 



^aovGoOt^lc 



Ig4 F<wule fette BrennstofTe. 

gaben 100^ Eohle 17 bis 59 cm' Gas; er fand darin Kohlensäure, 
Sauerstoff, Stickstoff, Methan, Äthan (CjHg) und wahrscheinlich 
Butylen (04!!^). Wieviel vom Stickstoffgehalte auf Rechnung der 
vegetabilischen Substanz kommt und wieviel von der eingeschlossenen 
atmosphärischen Luft herrührt, bleibt unentschieden. 

Über dasVerbalten des Holzes in einer Sauerstoff- 
atmosphäre liegt folgendes vor: Schon S au ssure beobachtete, 
daß Eichenspäne, unter Sauerstoff abgesperrt, denselben in ein 
gleiches Volum Kohlensäure verwandeln, was Liebig för feuchtes 
und einige Zeit der Luft ausgesetztes Holz bestätigt«. Nach Wiesner 
besteht das erste Stadium der Vermoderung von Holz in einem 
Grauwerden, wobei die Interzellularsubstanz verschwindet und 
nahezu reine Zellulose zurückbleibt. Feuchte Braunkohlen 
absorbieren an der Luft Sauerstoff und entwickeln Kohlensäure. 

Liebig hat auf Grund seiner Analysen von vermodertem Holz 
und seiner Versuche mit Holz in einer Sauerstoffatmospbäre gefolgert, 
daß zuerst der Wasserstoff des Holzes oxydiert werde, während der 
mit ihm verbundene „Hydratwaasersauerstoff" mit dem Kohlenstoffe 
des Holzes zu Kohlensäure zusammentrete. Mit Berücksichtigung 
dessen, daß beim ümwandlungsprozesse von Holz in Kohle Methan 
entsteht, berechnet er, daß Kannelkoble sich als Holzfaser be- 
trachten läßt weniger 3 Moleküle CHj, 3 Moleküle H^O und 
9 Moleküle COj, Braunkohle von Laubach ist Eichenholz 
weniger 2 H^O und 3 COg. Nach Fleck kann man sich auch die 
Braunkohle von Stechau entstanden denken aus Kiefernholz 
durch Austritt von 247o Kohlenstoff und SG^/o Wasser; die Stein- 
kohle von Zwickau durch Austritt von 28% Kohlenstoff und 
4a "/o Wasser. 

lu ähnlicher Weise hat Griesebach nachfolgendes Schema 
für die Kohlenbildung aufgestellt. (Siehe Tabelle Seite 165.) 

Was die Kolle des Luftabschlusses bei der Kohlen- 
bildung anlangt, so machte Bischof gegenüber den Versuchen 
mit Holz in Sauerstoff darauf aufmerksam, daß die Kohlenbildung 
doch wesentlich bei Luftabschluß (wenn auch nur mehr oder 
weniger vollständig) vor sich gegangen sein müsse, und bestreitet, 
daß der atmosphärische Sauerstoff zur Kohlenhildung absolut nötig 
sei. Dieser Abschluß wurde durch Wasser bewirkt, wenn die Kohle 
sich in flachen Meeresbassins, oder auf seichten Küsten oder auf 
dem Festlande in Mooren bildete. Luftabschluß trat ferner ein, 
wenn pflanzlicher Detritus durch sandige, tonige und dergleichen 
Sedimente überlagert wurde. Bekanntlich beobachtet man in den 
Flözen in der Regel solche Einlagerungen (Zwischen mittel), ja es 
zeigt sogar der Aschengehalt der Kohlen die Bestandteile der Schlamm- 



^aovGoOt^lc 



FosBÜe feate Brennstoffe. 





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1 Q S S; g 



sasiGoOi^le 



166 FoBSile teste Bieiinitoffe. 

Wässer, in denen sie entstanden sind. Mag auch der im Wasser 
absorbiert« Sauerstoff durch Wellenathlag und Strömungen in einige 
Tiefe geführt werden, so zersetzen sieh doch organische Stoffe, 
z. B. Flechten, um so schwieriger, je tiefer sie unter Wasser liegen. 
Nach Hayes oxydieren sich Metalle in einiger Tiefe unter Wasser 
nicht mehr. 

Bezüglich des chemischen Ausdruckes für die kohlige 
Vermoderung bemerkt Balzer: Die kohlige Vermo der ung kann 
nach Bischof in drei Richtungen erfolgen, je nachdem Kohlen- 
säure und Wasser, Kohlensäure und Methan, oder Kohlensäure, 
Wasser und Methan sich bilden. In welchen dieser drei Richtungen 
der Prozeß verläuft, ist von Luftzutritt, Temperatur, Druck, etc. 
abhängig. Wenn in große Marine- oder Siißwasserb ecken der Stein- 
kohle nformation Massen von vegetabilischem Detritus, durch Flüsse 
hinweg geschwemmt, dem langsamen Kohluugsprozesse anheim 
fielen, so entstand Methylwasserstoff in großen Quantitäten ; wurde 
das Bassin durch Bodendislokationen trocken gelegt., so verlief der 
Prozeß mehr als Oxydation. Erfolgte dann wieder eine bedeutende 
Senkung und Absatz von Sedimenten in beträchtlicher Mächtig- 
keit, 60 muß der weitere Umwandlungsprozeß der Kohlen auch 
ohne äußere Sauerstoffzufahr, wenn auch nur langsam, gedacht 
werden. 

Der Einfluß der Temperatur äußert sich nach Balz er in 
folgender Weise : Niedere Temperatur verlangsamt jedenfalls die 
Kohlenbildung. Nach Lenz ist die Temperatur der tiefsten Schichten 
des Atlantisehen Ozeans zwischen 49 und 57" Breite 17" R, Die 
unteren Wasserschichten haben in Regionen, wo die winterliche 
Lufttemperatur hie zu 3" R sinkt, eine konstante Temperatur von 
4 bis 5" R. Die Verkohlung, welche als freiwillige Zersetzung 
organischer Substanzen aufzufassen ist, wird gewiß bei solchen 
Temperaturen nur äußerst langsam verlaufen. Zur Eiszeit z. B. 
kann diese Umwandlung nur langsam stattgefunden haben. 

Der Einfluß des Druckes besteht in folgendem: Ob der 
Umwandlungsprozeß trotz des Druckes oder gerade infolge dessen 
leichter vor sieh geht und welche Druckverhältnisse die günstigsten 
sind, ist fraglieh ; das Beispiel von Ca C Oj, das bei hohem Drucke 
unzersetzt bleibt, paßt hier nicht, da bei organischen Reaktionen 
in zugeschmolzenen Glasröhren Gaserzeugung und chemische Um- 
setzung bei starkem Drucke und höherer Temperatur etwas ganz 
gewöhnliches sind. Paraffin zerfällt bei höherem Drucke und höherer 
Temperatur in Kohlenwasserstoffe der Sumpfgas- und Äthylenreihe. 
In solchen Fällen verlaufen bei wechselnden Druck- und Temperatur- 



^aovGoOt^lc 



Foaaile feate Breanstoffe. X67 

Verhältnissen die Prozesse oft sehr verschieden ; ja sie können sich 
sogar nmkehren.*) 

Ein gewisser halbwoicher Zustand der von Wasser durchtränkten 
Masse kann als günstig für die Zersetzung angesehen werden. 

Wertvolle Aufschlüsse über die Veränderungen der 
Kohlen an der Luft bei gewöhnlicher Temperatur und beim 
Erwärmen geben die analytischen Arbeiten Richters, 

Bekanntlich nehmen die Kohlen Sauerstoff aus der Luft durch 
Flächenanziehung auf. Schon Saussure fand, daß die Buxbaumkohle 
etwas über das neunfathe ihres Volums an Sauerstoff absorbiert. 
Die Kohle verhält sich Überhaupt zu Gasen, wie ein trockener 
Schwamm zu Wasser ; sie saugt sie mit Begierde ein. Hat sie ein Gas 
bis zur Sättigung aufgenommen, so hat sie noch Absorptionsföhig- 
keit für andere. Der Sauerstoff wird in der Kohle unter Mitwirkung 
der Feuchtigkeit verdichtet, ozonisiert, und fangt im aktiven Zu- 
stande an chemisch einzuwirken. Hiebei findet Erwärmung statt. 
Die feingepulverte Kohle der Pulverfabriken kann sich bis zur 
Entzündung erhitzen, 

Richters fand nun, daß das Absorptionsvermögen der Kohle 
für Sauerstoff bis zu 200*' zunimmt, wo dann die Absorption aufhört. 
Die Wasserstoff- und Sauerstoffmengen der Kohle verhalten sich 
dann wie 2 : 16, d. h. wie die entsprechenden Mengen im Wasser. 
Dabei entsteht HjO und CO,. 

Infolge der Oxydation an der Luft tritt eine Entwertung der 
Kohlen ein. Sie verwittern, wie man sagt, Form und Farbe ändern 
sich dabei, Heizwert, Verkokungs-, Back- und Vergasungsfähigkeit 
verringern sich. 

Da nur ein Teil des Wasserstoffes der Kohle oxydiert wird, 
muß der Wasserstoff in ♦erschiedener Bindung vorhanden sein, ein 
Umstand, der für die Theorie der Konstitution der Kohlen von 
Wichtigkeit ist. 

Die Vermoderungsrückstände besprechend, kommt 
Balzer zunächst auf die chemische Konstitution der Holzsubstanz. 
Die Kohlen sind chemische Abkömmlinge der Zellulose, beziehungs- 
weise der Holz Substanz. Weder die Konstitution dieser Körper, 
noch ihre chemischen Beziehungen zueinander sind mit Sicher- 
heit festgestellt. Immerhin scheint in den verholzten Pflanzen- 
teilen die Zellulose (C^HmOs) nicht im freien Zustande vorhanden 
zu sein. Aus Tannenholz läßt sich durch Extraktion mit den ge- 



*) Uiebei gelten die Oesetze des chemiachen Ql«ichgewichteg, nnd e 
aar itma müglich, wenn infolge genügend hoher Temperatar e 
intsprechende DiasoziatioasspaiiDtuig vorhanden ist. 



^aovGoOt^lc 



X68 FosdlB t 

wohnlichen Lösungsmitteln ein gelbweißer Körper von der Formel 
CjoH^gO,, isolieren, der von Kupferoxydammoniak nur epurenweise 
gelöst wurde, sich also dadurch von Zellulose wesentlich unter- 
scheidet. Mit Salzsäure gekocht, gab er Traubenzacker und Lignose, 
CisHjqO^i. Diese letztere, ebenfalls in Kupferoxydammoniak un- 
löslich, geht, mit Salpetersäure gekocht, in Zellulose und gewisse 
Körper der aromatischen Reihe ober. Behandelt man sie mit Ätz- 
kali, so entsteht Brenzkateehin, CflHj(OB)j. Nach diesen Reaktionen 
enthält Tannenholz neben der Zellulosegruppe eine zuckerbildende 
und eine aromatische Gruppe, wäre also viel komplizierter zu- 
sammengesetzt als Zellulose. 

Wir wollen von weiteren Spekulationen hierüber absehen und 
die Frage zu beantworten trachten: Wie verhält sich die 
Holzsubstanz zu den Kohlen? Man weiß nur, daß beim 
kohligen Vermoderungsprozesse der Kohlenstoff geh alt und der Gehalt 
an Asche relativ zunehmen, wahrend Wasserstoff, Sauerstoff und 
Stickstoff abnehmen. Die verschiedenen Kohlenarten vom Torf bis 
zum Anthrazit zeigen die verschiedensten Stadien dieses Prozesses. 
Aber der Sprung von einer Kohlenart zur anderen läßt sieh durch 
keine chemische Formel und Umsetzungsgleiehung überbrücken. 

Balzer stellt nun für die Konstitution der Kohlen folgende 
Hypothesen auf: 

1. Die Kohlen sind Gemenge komplizierter Kohlenstoffver- 
bindungen, 

2. letztere bilden eine genetische (und vielleicht eine homologe) 
Reihe, 

3. das Kohlenstoffgerüst dieser Verbindungen ist ein kompli- 
ziertes, das eine Analogie in den aromatischen Verbindungen findet. 

Neben dem eigentlichen Kohlungsprozesse bann aber auch, wie 
Balz er hervorhebt, trockene Destillation stattfinden; z. B. ; Bei 
Kontaktwirkungen und Erdbränden. So hat eruptiver, flüssiger 
Basalt am Meißner in Hessen die Braunkohle in anthrazitische 
Steinkohle verwandelt, welche ganz allmählich in unveränderte 
Braunkohle übergeht. So erzeugte eruptiver Porphyr aus Braun- 
kohlen stengelige Koke an den Kontaktstellen, z. B. in der Fix- 
sterngruhe bei Altwasser in Schlesien und zu Braunau in Böhmen. 
Innere Erdbrände entstehen z. B. bei der heftigen Oxydation eisen- 
kiesreieher Kohlen, so zu Waidenburg in Schlesien. 

Ausgehend von der bekannten Tatsache, daß die Temperatur 
gegen das Erdinnere zunimmt, läßt sich in einer Tiefe von 2600 m 
mit Wahrscheinlichkeit Siedehitze des Wassers annehmen. Daselbst 
entstehende Destillation spiodukte können sich weiter oben ver- 



^aovGoOt^lc 



Fonile feste 

dichten, indem nnten liegende Schichten die^ Jtetoiitei ykten, 
während das Hangende zur Vorlage wird. Dies, meint Balzer, 
sei nnn der Fall beim Petroleum, welches doch wohl aus Kohlen- 
lagern, bituminösen Schiefern, u. dgl. entstanden sei. In Canada 
kommen die Erdölquellen aus silurischen und devonischen, in Fenn- 
sylvanien wahrscheinlich nur aus devonischen, in Galizien aus 
Kreide- und Tertiärschichten, bei Hannover kommt eine schwache 
Qnelle aus der Trias hervor (welcher seit Balzer's Äußerung die 
Ölheimer Funde gefolgt sind). 

Hieraus geht hervor, daß das Petroleum sich zum Teile entfernt 
vom Orte seiner Entstehung vorfindet, was durch Destillation in 
obigem Sinne sich erklärt. Je nach der Temperatur waren die Pro- 
dukte verschieden, Paraffin z. B. bildete sich reichlicher bei niedrigen 
Temperaturen. Welche natürlichen Zersetzungsprodukte dem kohligen 
Vermodernngsprozesse allein angehören, ist nicht immer leicht zu 
entscheiden. Wasser, Kohlensäure und Methan entstehen noch jetzt 
in den Kohlenflözen, weil der langsame Vermoderungsprozeß stetig 
weiter geht. Desgleichen entstammen die Bestandteile der Gruben- 
gase und die in den Kohlen absorbierten Gase diesem Zersetzungs- 



Nimmt man (wie früher) an, in den Kohlen sei Kohlenstoff 
als solcher enthalten, so erscheinen die Steinkohlenflöze als der 
Hauptsache nach fertige Gebilde. Nach der oben ausgesprochenen 
Ansicht dagegen sind sie noch in voller Umwandlung begriffen. 

Eine Fülle chemischer Prozesse, schließt Balzer, intensiv und 
mannigfach zugleich, findet in den Kohlen statt; Prozesse, die man 
nicht in diesen Gebilden vermuten würde; allein wir sind noch 
weit entfernt, die ganze Kette der Erscheinungen vom pflanzlichen 
Detritus bis zur fertigen Kohle exakt chemisch zu begreifen. 

Von praktischer Wichtigkeit für den Bergbau sowohl, als von 
theoretischem Interesse für das Studium der Kohlenbildung ist der 
Umstand, daß die Temperatur im Innern von Kohlengruben mit 
wachsender Tiefe rascher steigt als sonst. Ein Fall, wo die Ver- 
mutung ausgesprochen worden war, daß die in derartigen Kohlen- 
gruben beobachtete hohe Temperatur der Grubenwässer auf das 
Zuströmen von Thermal wässern zurückzuführen sei, gab Veran- 
lassung, theoretisch zu untersuchen, ob die Kohlenbildung unter 
Wärmeentwicklung erfolge, und ob diese hinreiche, die fraglichen 
hohen Temperaturen zu erklären. 

Der Verfasser kam hiebei zu folgenden Ergebnissen:*) 



•) H. Hiifer: „Die WärraeTerhältDisao im koblerührenden Gebirge". (Östorr. 
Zeitschrift flir Berg- nnd HUttenwMea, 49, 1901. 



^aovGoOt^lc 



170 Fowil« feate Br«iuutoffe 

Die mittlere ZasammenBetzung der einzelnen Brennstof^orten 
im Wasser- und aschenfreien Zustande ist nach E. Muck folgende: 

Brennwert 



Holzfaser . 


50»/„C, 


67. H„ 43»/. 0, 


17. s, 


= 4800 Cal 


Tort . . . 


W7. , 


67. , 337. . 


27. . 


= 6000 „ 


Braunkohle 


697. , 


6-57. „ 267. » 


0-87. „ 


= 6800 , 


Steinkohle. 


827. , 


57, , 137. , 


0-87. , 


= 7900 „ 


Anthrazit . 


957. , 


2-57. . 2-57, „ 


Spnr 


= 8300 , 



Aus der Analyse berechnet sich dei Brennwert der Elementar- 
beetandteile wie folgt; 

Holz .... 0-50 X 8Ü80 + 0-0(3 X 34000 = 6080 Cal. 
Torf .... 0-59 X 8080 -f- 0'Ö6 X 34000 = 6807 „ 
Braunkohle . 69 X 8080 -|- 0055 X 34000 = 7445 „ 
Steinkohle. . 0-82 X «080 + O'Oö X 34000 = 8326 „ 
Anthrazit. . O'Oö X 8080 -f 0-025 X 34000 = 8526 „ 

Der Unterschietl zwischen den so aus den Elementarbestand- 
teilen berechneten und den unmittelbar gefundeneu Brennwerten 
entspricht der Bildungswärme von 1 hg der fragliehen Brennstoffe: 

Holz 6080 — 4800 = 1280 Cal. 

Torf 6807 — 6000= 807 „ 

Braunkohle . . . 7445 — 6800 = 645 „ 
Steinkohle . . . 8326 — 7900= 426 „ 
Anthrazit. . . . 8526 — 8300= 226 „ 
Hier ist es auffallend, daß mit fortschreitendem Kohlungs- 
prozesse der Brennwert steigt, die Bildungswärme aber fallt. 

Um nun einen Anhaltspunkt zur Bestimmung der Mengen au 
fossilen Brennstoffen zu gewinnen, welche aus einem Gewichtsteil 
Holzfaser gebildet werden können, müssen wir vor allem die in 
der Kühle eingeschlossenen Gase in Betracht ziehen, welche ja offen- 
bar dem Kohlungsprozesse ihren Ursprung verdanken. Die wich- 
tigsten Bestandteile derselben sind Methan, Kohlensäure und Stick- 
stoff. Letzterer beweist den Zutritt von Luft zu den Kohlonfiözen ; 
von ersteren beiden dominiert die Kohlensäure hauptsachlich in den 
jüngeren (Braunkohlen), während das Methan in den älteren Kohlen 
(Steinkohlen) vorherrscht. Wir haben es somit in den jüngeren 
Kohlen hauptsächlich mit der Bildung von CO^ (Bildungswärme = 
= 8080 Cal. pro 1 leg Kohlenstoff), in den älteren mit der Ent- 
stehung von CHj (Bildungswärme = 1833 Cal. per 1 kg Kohlenstoffj 
zu tun. Daneben kann noch die Bildung von HjO (34000 Cal. pro 
1 kg Hg) und von geringen Mengen schwerer Kohlenwasserstoffe 
(CjHt) stattfinden. 



^aovGoOt^lc 



Foaaile feste Brennahifie. 



171 



Da nun bei der fortschreitenden Kohlenbildang die Bildungs- 
wärme aus den Elementen stets abnimmt, während die Bildungs- 
warme der entstehenden Zersetzungsprodukte einen ziemlich be- 
trächtlichen positiven Wert besitzt, wird die Wärmetönung der 
Eoblenbildung gleich der Differenz der betreffenden Bildungswärmen 
sein, und daher dann positive Werte annehmen müssen, wenn die 
Bildungswärme der Zersetzungsprodukte größer ist, als die Abnahme 
der Bild ungs wärmen der Brennstoffe. Um dies zu erreichen, sind 
aber, wie folgende Zusammenstellung zeigt, nur sehr kleine Mengen 
von gebildeten CO^, HaO oder CH^ nötig: 



Unterschied der Bildaegl- 






CO, 1 H,0 1 CH« 


und 


Cal. 




Torf. . . . 
Braunkohle . 
Steinkohle . 
Anthrazit. . 


473 
635 

864 
1054 


5-8"/. C 
10-5°/, , 

12-0»;, , 


1-47. H, 

2-Ö";. , 


25-7'/o C 
34-6"/. , 
4S-5';. , 
57-4% , 



Ebenso entspricht dem: 



wärme Ten 


die Bildnng von 


00, j H,0 [ CH, 


■" 7. 


Torf und Braunkohle . . 
Braunkohle und Steinkohle 
Steinkohle und Anthrazit . 


1-ov. c 

2-7"'. , 


0-5"/. H, 
0'67o . 
0-67. „ 


8-97. C 
ll-97o „ 
1097. „ 



Vergleicht man diese Zahlen mit dem Unterschiede in der 
mittleren Zusammensetzung der verschiedenen Brennstoffsorteu, so 
ergibt sich ohne weiteres, daß die Kohlenbildung unter Wärme- 
entwicklung erfolgen muß. 

Um nun von den quantitativen Veränderungen, welche die 
Holzsubstanz während des Kohlungsprozesses erleidet, ein unge- 
fähres Bild zu erhalten, wollen wir dieselben aus der durchschnitt- 
lichen Zusammensetzung der verschiedenen Brennstoffe ableiten und 
uns hiebei an das von Griesebach gegebene (allerdings sehr 



^aovGoOt^lc 



CsHjO, 



172 Fosaile faste Brennstoffe. 

hypothetische) Schema anlehnen. Die Zusammenaetzung ist hiebei 
in Atomen Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff ausgedrückt. 

Hienach haben wir für die Bildung von bituminösem 
Holz: 

C„H,,Oj,= Holz. 
Es entweichen: 
a) unter Aufnahme von Luft- | 

Sauerstoff Hj 

ß) direkt aus der Holzsubstans 

3C0g . . .J 

und es verbleibt Cgj Hj, O^e = bituminöses 

Holz. 
Für die übrigen Kohlensorten kann man sich den Kohlungs- 
prozeß in folgender Weise verlaufend denken: 

2(CjeHj4 0,,) = Holz. 
Es entweichen aus der Holz- 
substanz 2(3 COj +2 H^O). . . =2(G^E,0^) 

und es verbleibt 2 (C33 H,„ 0,J = T o r f. 

Hievon entweichen : 
7.) mit hinzutretendem Luftsauer- 1 

Stoff 3Hg 2(CH,o06) 

ß) direkt 6HjÜ-|-2CÜj . . .J 

und es bleibt 2 (Cj^ H^o 0;,) = erdige 

Braunkohle. 
Hievon entweichen : 
o) unter Sauerstoffaufnahme | 

2(C.+HJ 2{C^H^0g). 

ß) unmittelbar 8 COj j__ _______ 

verbleibt 2(Cj,H,eO) = Splintkohle. 

Hievon entweicht unmittelbar 

4C,H, 2(C,H,) 

und es verbleibt 2(CgoH^sO) =Kannelkohle. 

Hievon entweichen: 
a) unterSauerstoffaufnahrae9H3 1 ^ 

ß) unmittelbar H, ( ^»« *^- 

verbleibt C„Hi60 = Sandkohle. 

Entweichen hievon noch : 

a.) unter Sauerstoffaufnahme 7 Hj 1 tt ^ 

ß) unmittelbar U^O f ^'«" 

so verbleibt schließlich C^^ ^Graphit 



^aovGoOt^lc 



Fossile feste BrennBtoffe. J73 

Hieraus lassen sich annähernd die Gewichtsmengen der Üm- 
wandlungsprodukte des Holzes berechnen, welche wir auf ein 
Gewichtsteil des ursprünglichen Holzes bezieben wollen. Es sind: 



B„n...o» 


Feste 


Entwickelte Oaee kg 


CO, 


CH.») H,0 1 


Holz 

Torf 

erdige Braunkohle . 
Splintkohie .... 
Kanneltohle .... 
San(aiohle .... 

Graphit 

bituminöses Holz. . 


1 

0-797 
0-674 
0-398 
0-333 
0-309 
0-290 
0-838 


0-169 
0-053 
0-425 

0-159 


0-067 


0-043 
0-109 
0-043 

0-109 
0-086 
0-022 



Hieraus berechnen sich die beim Kohlungsvorgange frei werdenden 
Wärmemengen und es lassen sich die ungefähren Wärmebilanzen 
für die einzelnen Kohlensorten in folgender Weise berechnen : 



Bildungswäi 



U. Torf. 

kff Torf 

COa = 347 Cal. ) 
H. 0=170 „ I 



643 Cal. 
517 „ 



Bildungswärme von 0797 } 
„ 0-159 

„ 0-043 _ 

„ HoIz-BiIdungswärme(Torf-|-COä + HgO)=120 Cal. 

Die Umsetzung muß somit unter Aufwand fremder Energien 



HI. Braunkohlen. 

Bildungswärme von 0*674 kg Braunkohle 435 Cal, 

„ 0-053 „ COj = 113 Cal. I .„, 

„ „ 0-109 „ H,0=408 „ I ■ ■ ■ • " 

n n Torf — Bildungswarme (Braunkohle -)- 

+ CO, + H,0)= 313 „ 

Die Braunkohlenbildung aus Torf kann sich somit ohne In- 
anspruchnahme fremder Energien vollziehen und die dabei frei 



*) Grieaebaoh nimmt die BLldang vod C1H4 
CH« entwickelt wird. Hiednrch werJen obi^ Werte nn 



an, wälirend tats&cUich 
Dm ^a geringes alteriert. 



^aovGoOt^lc i 



J74 Fonile feste Brennatoffe. 

werdende Wärme wieder — bei Ausschluß von Leitangs- und 
Strahlangsverlueten — die entstandene Braunkohle wesentlich er- 
wärmen. 

IV. Steinkohle (Mittelwerte). 

Bildangswärme von 0*346 kg Steinkohle 147 Cal. 

„ „ 0-425 „ CO, = 937 Cal.1 

„ 0-041 „ C,H, = — 27 „ . . .1206 „ 
„ 0079 „ HgO = 296 „ ) 
Überschaß der Wärmeproduktion über die Differenz der 
Bildung8wärmevonBrann-u.Steinkohle = 1206 — 288= 918 „ 

Sehen wir vom bituminösen Holze ab, bei dem die Verhält- 
nisse ganz ähnlich, wie beim Torfe Hegen, so haben wir für den 
Wärmeilberschuß bei der Umwandlung von: 

1 kg Holz in 0-797 kg Torf — 120 Cal. 

0-797 „ Torf „ 0-674 „ Braunkohle . . . + 313 „ 

0-674 „ Braunkohle „ 0346 „ Steinkohle ... -f 918 - 
0-797 „ Torf „ 0-346 „ „ ... +1231 „ 

Diese Werte sind allerdings nicht ganz korrekt, da wir von 
der Annahme ausgingen, daß nur COg, CjHj und H,0 gebildet 
worden seien, während nach den Analysen der in den Kohlen ein- 
geschlossenen Gase, namentlich bei den Steinkohlen CH^ eine her- 
vorragende Rolle spielt. Aber die Bildungswärme von Cj ^^ ist = 
— 642 Cal., jene von CH^ hingegen 1833 Cal. per 1 kg Kohlen- 
stoff, 30 daß für jedes Kilogramm Kohlenstoff, das sich in CH^ 
statt in Cj H^ umwandelt, + 2475 Cal. an Wärme gewonnen werden, 
während für jedes Kilogramm Kohlenstoff, das als CH^ statt als 
COg entweicht, 6247 Cal. in Abgang kommen. Würde man also 
selbst annehmen, daß beim Kohlungsprozesse gar kein COj, sondern 
nur CH^ und H, entwickelt würden, was gewiß nicht der Fall ist, 
so würden sich selbst in diesem ungünstigsten Falle noch 
immer folgende Wärmeentwicklungen ergeben. 

Umwandlung von 

1 kg Holz in 0797 kg Torf = — 138 Cal. 

0-797 „ Torf „ 0674 „ Braunkohle . . . = + 246 „ 

0-674 „ Braunkohle „ 0346 „ Steinkohle . . . = + 333 „ 
0-797 „ Torf „ 0-346 „ „ . . . =-f 579 n 

Dem Wesen nach ganz ähnliche Ergebnisse erhielt F. Toldt") 
und F. Fischer.") 



••) Zlschft. f. angew. Chemie, 1898, Kr. 14. 

D.qit.zeaOvGoOt^lc 



XI. Kapitel. 

Torf. 

Der Torf kommt hauptsächlich in den kühleren Teilen der 
gemäßigten Zone vor und bildet das jüngste Glied der fossilen 
Brennmaterialien, oder mit anderen Worten : er ist das Ergebnis 
der ersten Stufe der kobligen Veränderung des vegetabilischen 
Detritus. Er besteht hauptsächlich aus halbverwesten Moosen 
(namentlich Sphagnum- und Hypnumarten) und anderen 
Sumpfgewächsen, etc. 

Die Torfl^r, auch Torfmoore genannt, werden nach 
Stentrupp in Wald-, Wiesen- und Hochmoore unterschie- 
den. Wie schon der Name erkennen läßt, bestehen erstere aus 
vermoderten Bäumen und sonatigen Waldpflanzen, während über 
die beiden letzteren Griesebacb folgende Angaben macht: 



Torfart 




Voikommen 


Moostorf 


S phagnumarten 


in Lagern, Nestern oder 
Gängen aller Moore 


Heide, oder 
Erikentorf 


Wurzeln und Stämme 
von Erica tetralix und 

Calluna vulgaris 


in Hochmooren, deren 
Hauptbestandteil bildend 


Wiesentorf 


Wurzeln und Stämme 
von Glumaeeen 


in Grünlandmooren, den 
Hauptbestandteil bildend 



F. Schwackhöfer teilt sie in nachfolgender Weise ein: 

1, Hochmoore (Heide- oder Moosmoore) finden sich, wie 
schon ihr Name sagt, vorzugsweise in höheren Lagen, und sind 
durch das Vorherrschen der Sumpfmoose (Sphagnum) und der Heide- 
pflanzen (Calluna, Erica, Ändromeda und Vaccinium) sowie durch 
das Auftreten der Krummholzkiefer (Pinus pumilis) charakterisiert. 
Der Untergrund ist tonig und liegt über dem Sommer Wasserspiegel. 
Die Oberfläche besitzt regelmäßig eine Wölbung, An manchen 
Lokalitäten erreicht die Moorschicht (namentlich in der Mitte) eine 
Mächtigkeit von 10 bis 15 m und darüber ; gegen die Ränder hin 
nimmt dieselbe ab. 

2. Niederungsmoore (Wiesen-, Gras- und Grünlands- 
moore oder auch Brüche genannt) finden sich meist im Bereiche 



^aovGoOt^lc 



176 Tort 

von Flüssen, Bächen oder Landseen and besitzen eine wesentlich 
andere Vegetation als die Hochmoore. Sumpfpflanzen und Heide- 
pflanzen fehlen. Dagegen finden sich neben einigen Hypnu märten 
vorzugsweise sauere Gräser. Der Untergrund ist meist kalkig und 
liegt unter der Höhe des Sommer Wasserspiegels. Die Oberfläche ist 
horizontal. Die Mächtigkeit ist durchschnittlich geringer als bei 
den Hochmooren. 

Äußer diesen beiden Hauptgruppen, deren Charakter in der 
Regel ganz deutlich ausgeprägt ist, gibt es noch zahlreiche Über- 
gänge oder Zwischenglieder. 

Nach seinen äußeren Eigenschaften (also ohne Berücksichtigung 
seines Vorkommens and seiner botanischen Zusammensetzung) teilt 
Karmarsch den Torf in folgende Arten: 

A. Rasentorf (Farbe weiß oder gelb). 

B. Junger, brauner oder schwarzer Torf 

a) Fasertorf, 

6) Wurzeltorf, 

c) Blättertorf, 

d) Holztorf. 

C. Alter Torf 

a) Erdtorf, 

b) Pechtorf. 

A. Rasentorf, von graugelber bis gelblichbrauner Farbe, 
daher auch weißer oder gelber Toif genannt. Seine Bestand- 
teile — nur wenig vermoderte Moose — sind in der weißen, schwam- 
migen, sehr elastischen und fein-, aber nicht kurzfaserigen Masse 
deutlich zu erkennen. Würze lein Schlüsse kommen in derselben nur 
vereinzelt und in kleinen Dimensionen vor. 

B. Junger, brauner und schwarzer Torf. Trotz seiner 
dunklen Farbe, die ein weiteres Fortschreiten des kohligen Ver- 
moderungsprozesses erkennen läßt, sind doch noch die organischen 
Elemente, aus denen er besteht, gut zu unterscheiden. Die Unter- 
abteilungen dieser Torfsorte charakterisieren sich in folgender Weise: 

a) Der Fasertorf scheint durch weitere Zersetzung des Rasen- 
torfes entstanden zn sein. Die faserige Struktur blieb hiebei er- 
halten, doch wurden die Fasern mürbe und zerxeiblicher, ja teil- 
weise sogar in eine fast erdähnliche Masse verwandelt Als weitete 
Folge der fortschreitenden Vermoderung wurde die Farbe dunkler, 
die Elastizität der nassen Masse jedoch geringer, so daß sie unter 
dem Drucke ihres eigenen Gewichtes dichter zusammengepreßt wurde. 

6) Andere Sorten bestehen ans kurzfaserigen, manchmal fast 
erdigen Massen, welche mehr oder weniger: 



^aovGoOt^lc 



Torf. 177 

a.) mit dicken, hellbraanen, zähen, bastaitig aussehenden Bü- 
scheln, die lange Fasern enthalten (Fasertorf), oder 

3) mit Warzeln, Halmen und Stengeln verunreinigt sind (War- 
zeltorf); 

l) zahlreiche vertrocknete oder halb vermoderte Blätter ent- 
halten (Blättertorf); 

5) mit ziemlich dicken, wenig veränderten holzigen Zweigen, 
ja mit ziemlich großen Holzstücken vermengt sind (Holztorf), 

C. Alter Torf. Die uraprüngliche organische Struktur ist 
nar mehr wenig oder gar nicht erkennbar. Infolge der fortge- 
schrittenen Zersetzung ist die faserige Textur in eine erdige über- 
gegangen, deren Dichte manchmal so groß ist, daß der Torf in 
scharfen Kanten und längs glatten, wachsartig glänzenden Flächen 
bricht. Etwa — wenn auch nur selten — noch erkennbare 
organische Überreste sind Wurzeln und Stengel. Die Farbe ist 
braun bis pechschwarz; seine Festigkeit ist sehr verschieden, so 
daß einzelne Sorten leicht zerbröckein, während andere nur schwierig 
mit dem Hammer zerbrochen werden können. Hie nach unter- 
scheidet man die folgenden Abarten: 

a) Erdtorf (wozu auch der Bagger- oder Sumpf torf gehört) 
mit erdiger Textur, matter und rauher Bruchfläcbe, und ganz oder 
doch fast ganz ohne Fasern. 

b) Pechtorf, dicht, schwer, fest, mit glatten Bruchflächen 
und scharfeckigen Bruchstücken. 

Die mittlere Zusammensetzung des Torfes wird wie folgt an- 



BMlaadteUe 


WBbBkj«) 


Schwack- 
büfer") 


Schee- 


Mar- 

• iUj"') 


Knapp*") 


Kohlenstoff . 
Wasserstoff. 
Sauerstoff. . 
Stickstoff. . 
Wasser . . . 
Asche .... 


49-6— 63-9 
4-7— 6-8 

28-6— 441 
00- 2-6 


50—60 
5— 6 

30-36 
1— 2 

10-20 
5-10 


450 

4-7 
25-3 

260 


60—64 
7— 6 

)43-40t) 


6910 
6-83 

} 3616 



Ferstel hat folgende vollständige Analyse eines Torfes von 
St. Wolfgang in Oberösterreich veröffentlicht: 



') lufttrocken. 

**) lufttrocken. 

***) wEUser- and ucheofi«!. 

t) mit 1 big 2% Stickstoff. 

Jüptnar, Cham. TsiAnalogla d. En« 



^aovGoOt^lc 



I, Im Wasser lösliche Bestandteile: 

a) Organ. Bestandteile mit Ämmoniakspiiren 

b) Unorgan. Bestandteile 

CaSO^ 04%^ 

Naa 001"/o 

Mga, ooio/(, 

Feg 0, 0-05% ( ■ ■ 

AljO, 001% 

SiO, 0-03% J 

II. In Salzsäure läsliche Bestandtei 
ä) Organ. Beatandteile mit Ammoniakepnren 
b) Unorgan. Bestandteile 

P,Os l-OT'lo 

CaO VOb% 

MgO 0-30% 

Fe,Os OI27o 

MnO 0047o 

AljO, 0-317o 

SiOg 006\ 



l-507o ] 



0-16«/(, ) 



ile: 
0-13%i 



2-947o ; 



1-66''/^ 



3-07% 



HI. In Was a 
a) Organisehe 



r und Salzsäure anlösliche Bestandteile. 



Humusaäure. . . 22'60''/o > 
Humuskohle . . 34'70°/o 

Harz 4-107o . . 82-02''/o , 

Wachs l-407o 

Pflanzenfasern . . 16-22% > j 

b) Unorganische 0'29*/o 1 

c) Wasser 14-05% I 



6-81% 



Summe 101-54% 

Der Aschengehalt verschiedener Torfsorten ist ein sehr 
variierender; er schwankt etwa zwischen 1% und 507o- Die Asche 
besteht durchschnittlich aus: 

Sand und Ton (mechanisch beibemengt) 5% — 70% 

Kieselsäure (von kieselsäurehaltigen Pflanzen). , . . 1% — 30% 
Kalk (teils an CO^, teils an H^SO^ gebunden) . . . 10% — 50% 
Eisenoxyd .bis 507o 

Chlor und Alkalien sind in geringer Menge vorhanden; der 
Phosphorsäuregehalt kann unter Umständen bis über 6% steigen, 
und daher für manche Zwecke unangenehm werden. Auch der 
Schwefelsäuregehalt kann bedeutend sein. 



^aovGoOt^lc 



Torf. 179 

Das spezißsche Gewicht des lufttrockenen Torfes variiert je nach 
seiner Struktur und dem Aschengehalte bedeutend. Karmarsch 
gibt folgende Zahlen: 

Rasentorf 0-113 bis 0263 

junger brauner Torf . . . 0240 „ 0676 

Erdtorf 0-410 „ 0902 

Pechtorf 0639 „ 1-039 

Aufbereitung (mechanische Reinigung) erhöht das spezi- 
fische Gewicht bedeutend, so daß es auf 1'3 bis 1*4 steigen kann. 
Torf ist leicht entzündlich, u. zw. um so leichter, je weniger 
dicht er ist. Der Entflammungspunkt sehr poröser Sorten liegt bei 
200° C. Beim Verbrennen gibt er eine lange, stark rußende Flamme, 
Der HeizefFekt des Torfes wird wie folgt angegeben (ans der 
Angabe in Teilen reinem Kohlenstoff in Kalorieen umgerechnet): 
Torf mit 30''/o Wasser und 107(, Äsche . . . . 2090 Scheerer 
„ „ 25% „ ohne „ .... 3800 „ 

„ „ 0% „ „ 15% „ .... 4440 „ 

7, « 0% „ „ 0% „ . . . . 5250 

trockener Torf ohne Äsche 5250 Tunner 

„ „ mit i% Asche 5090 „ 

„ „ 12% „ 4686 „ 

„ „ , 30% „ 3636 „ 

Torf mit 25% Wasser 3800 „ 

„ „ 30»/,, „ 3313 „ 

„ „ 50% „ 2182 „ 

Infolge seines geringen spezifischen Gewichtes, sowie seines oft 
großen Wasser- und Aschengehaltes, welche seinen Transport sehr 
kostspielig machen, sowie wegen großer Verschiedenheit in seiner 
Güte, findet der Torf nur lokal als Brennmaterial Verwendung, 
doch ist dieselbe (z. B. in der norddeutschen Tiefebene) nicht 
unbedeutend. 

In neuerer Zeit wird der Torf jedoch als Desinfektionsmittel 
(Torfmull oder Torfstreu) und zur Anfertigung von Geweben 



Torfgewinnung. 

Die verschiedenen Gewinnungearten des Torfes lassen sich am 
einfachsten schematisch darstellen. 

1. Stichtorf. Torf von genügender Konsistenz wird einfach 
mittels des „Torfeisens" (eine Art Stechschanfel) oder „Stech- 
spaten" oder mit geeigneten Maschinen in ziegeiförmigen Stücken 
ausgestochen. Man unterscheidet: 



^aovGoOt^lc 



180 Torf. 

ff) Torfstich mit der Hand: 

a) Horizontaler Stich (die Torfziegel werden liegend 
auagestochen). 

ß) Vertikaler Sticli,(die Torfziegel werden auf der Stirn- 
Säche stehend ausgestochen). 

b) Torfstich mit Stechmaschinen (z. B. die Stech- 
maschinen von Brosowsky, die Torfstechschiffe von E. v. 
Diesbach und von Hodge). 

NB. Der so gewonnene Torf wird in Haufen, auf Hiefeln 
oder auf Stellagen, teilweise auch mit künstlicher Wärme 
(Darren) getrocknet. 

2. Modeltorf (Streich- oder Baggertorf). Zu erdiger (trok- 
kener) oder zti schlammiger (nasser) Torf kann, zufolge seiner 
geringen Konsistenz, nicht ausgestochen werden. Hat derselbe die 
erforderliche Konsistenz, so wird er direkt, sonst nach vorher- 
gehendem Befeuchten (in Netzkäaten- oder Graben) oder Ent- 
wässern (in Sammelbehältern oder auf trockener Erde) 
geformt, was in folgender Art geschieht: 

a) Die feuchte Torfmasse wird auf geebnetem und mit einem 
Bord von Brettern versehenen Boden aasgebreitet, wo sie durch Ver- 
dunstung, Einsickern des Wassers in den Boden, durch Stampfen, 
Schlagen, Treten, etc. hinreichende Konsistenz gewinnt, worauf die 
Bretterwand entfernt und die Masse mittels scharfer Messer zu 
regelmäßigen Ziegeln zerschnitten wird (Holland, Bayern, Salzburg, 
Bremen), 

b) Die von oben komprimirte Masse wird in Formen geschlagen: 
a) welche für je nur einen Ziegel bestimmt sind (Schlagtorf), 
0) welche aus gitterartig abgeteilten Holzrahmen bestehen, 

also gleichzeitig mehrere Ziegel aufnehmen (Model torf). 

3. Maschinentorf. 

ü) Ohne Pressung (eigentlicher Maschinentorf). Der Torf 
wird mittels Stechmaschinen, Schnecken, Bagger maschinen oder 
Dampfpflügen gewonnen, in Ziegel geformt und getrocknet. Um 
einen dichteren Torf zu erhalten, wird der Roh torf anter Wasser- 
zuflaß mit Messerwalzen zerrissen, gesiebt und in einem Bassin 
absitzen gelassen, uus welchem man ihn in einigen T^en in Ziegel- 
form aussticht (Schlämmtorf). 

b) Mit Pressung (Preßtorf). 

o) Mit Trockenpressung. Das aus entwässerten Mooren 
durch Pflügen erhaltene Torfklein wird gesieht, in der Wärme 
getrocknet and in einer kräftig wirkenden Ziegelpresse geformt. 
Derartiger Torf zerfällt jedoch im Feuer und ist wegen des Trock- 
nens teuer. 



^aovGoOt^lc 



Torf. 181 

ß)Mit Naßpressung, wobei das Wasser größtenteils 
durch Drnck entfernt wird. 

Ähnlich wie bei der BanziegelfabrikatioD hat man auch hier 
verschiedene Prinzipien bei der Konstruktion der Formmaschinen 
angewendet, auf welche hier einzugehen uns zu weit führen würde. 

Sehr zweckmäßig, wenn auch wenig gebräuchlich, sind Torf- 
kugeln, da hiedurch die gleichförmige Beschickung des Rostes weit 
leichter gelingt als mit Ziegeln und das oftmalige Nach schüren 
erspart wird. 

Analysen einiger trockener Torfsorten: 



^aovGoOt^lc 



ElguucbatlBD 



Scbopflodi, 

Württemberg 
Smdelfing«n, 

Wüittemberg 
Baden 



Berlin, Harelnifr 
dm 



1-46 36-21 
0-67 26-87 
bis bis 
6-33? 49-01 



Beiliii,HaTaliiie- 

Hamborg, Moor 
Grunewald . . . 
Hmz 



Eispelmi 
NeoBtadter Hütte 
UontBiigec 



Kolbennoor 
Schweiz . 



85|35 
31-64 
28-56 

28-56 



U5-5( 
3-3210-31 
1S-6917-1I 
20-2815-7! 
4-ail5- 
7-87|28-17i 
6-02 



JFBtergei 



lehw«, dicht, 

bniin 
leloht, lockBi 



Xn. Kapitel. 

Braunkohlen. 

Die Braunkohle bildet die nächste Stufe des kohligen Ver- 
moderungsprozesses und entstand meist durch Umwandlung harz- 
reicher Pflanzen (in den älteren Schichten hauptsächlich Nadel- 
hölzer, Palmen und Zypressen; später Laabhölzer). 

Sie hat ein spezifisches Gewicht Ton 0'8 bis 1-8 (bei sehr 
aschenreichen Kohlen) gewöhnlich aber von 1-2 bis 1*5. Die Farbe 



^aovGoOt^lc 



Braankohlen. 183 

ist sehr verschieden, der Strich meist braun. An der Laft nimmt 
sie leicht SauerstoflF auf und gibt Kohlensaure ab, wodurch, infolge 
des Kohlenstoff Verlustes, ihr Brennwert kleiner wird, anderseits 
aber eine Erwärmung derselben stattfindet, die bei größeren Haufen 
sogar zur Selbstentzündung führen kann. 

Die Braunkohlen kommen nicht vor der Tertiärperiode vor. 
Die in den Kohlenlagern auftretenden Gase bestehen bei Braun- 
kohlen meist aus Kohlensäure (nicht aus Kohlenwasserstoffen, wie 
bei den Steinkohlen). Zitowich fand einige dieser Gase wie folgt 





In böhmisclien Patent- In e 


rdigen Kohlen 




Braunkohlen : mind 


erer Qtlalität: 


Kohlensäure. . 


. . . 8966 


82-40 


83-99 


Kohlenoxyd , . 


. . . 1-80 


3-00 


104 


Stickstoff. . . 


. . . 8-03 


14-15 


14-91 


Sauerstoff. . . 


. . . 0-51 


0-45 


0-65 


Summe . 


. . . lOO-OO 10000 


100-59 


Gase aus: 


JuHus-Schacht in 


Rossitzer 


Braunkohle v. 




Brüx 


Kohle 


Habichtswald 


Kohlensäure . 


37-62 3513 


31 


91 


Kohlen Oxyd . 


— — 


— 


9 


Methan . . . 


3334 3606 


30 


— 


StickstoflF . . 


2904 28-81 


20 


— 


Sauerstoff . . 


— — 


— 


— 


C,H, .... 


_ — 


19 


— 


Beobachter : 


Östert. Schlagwetter 


Dr. Brook 


Dr. Brook- 




Kommission. 


mann. 


mann. 



Während man die Braunkohlen früher gewöhnlich in 
Lignite oder faserige Braunkohlen, 
erdige Braunkohlen, und 
muschelige Braunkohlen 
einteilte, hat Zinken folgende Einteilung empfohlen: 

1, Gemeine Braunkohle, derb, mehr oder weniger fest 
und dicht; mit dichtem, bis ins Erdige übergehendem, ebenem bis 
flach muscheligem, mattem oder schwach schimmerndem Brache, 
hellbraaner bis schwarzbrauner Farbe und hellglänzendem Strich. 
Sie vermittelt den Übergang von Erdkohle in Pechkohle und 
erfolgt beim Abbau als Stückkohle, als kleinere Knorpel- 
kohle und als Grus oder Gries (Grob-, Mittel- und Feic- 
Gries). 

2. Erdige Braunkohle. Mehr oder weniger leicht zer- 
brechlich, hell- bis dunkelbraun, von mattem und unebenem Bruche, 



^aovGoOt^lc 



Ig4 BraaDkalileii. 

rauh anzufahlea und ohne alle organische Struktor. Die hellen 
Sorten geben eine längere, die dunkleren eine kürzere, aber inten- 
sivere Flamme. Als Varietäten gelten: 

o) Seh wehlkoble, zur Destillation verwendet. 

b) Schmierkolile, in der Provinz Sachsen zu Kohlensteinen 
dienend, 

c) Aschengrund, bei Köln als Düngmaterial benutzt. 

d) Kolnische Umbra oder kölnische Erde, statt der 
echten oder türkischen Umbra als Farbe verwendet. 

e) Rußkohle, in Böhmen. 

3. Lignit oder faserige Braunkohle. Mehr oder weniger 
fossile Holzmassen, gelb bis dunkelbraun, Härte = 1 — 2 (Mobs' sehe 
Skala), spezifisches Gewicht 0'5 bis 1'4, Bruch dem Charakter des 
Holzes entsprechend. Varietäten: 

a) Bast kohle. 

b) Nadelkohle. 

4. Sc h i e f er k h 1 e. Schiefrig, dicht, bräunlichschwarz bis 
schwarz. 

5. Fapierkohle. Dünne, biegsame Lagen von grauer bis 
dunkelbrauner Farbe. 

6. Blattkoble. Aus seh)- dünnen, übereinander liegenden 
Pfianzenblättern gebildet. 

7. Schilfkohle. Schilfarfige, längsgestreifte Partien, band- 
artige Lagen bildend. 

8. Moorkoble. Derb, ohne Holztextar, von ebenem bis un- 
ebenem und flachmuscheligem Bruche und zum Teile dickschiefrig ; 
meist locker, schwammig und zerbrechlich; dunkelbraun bis pech- 
schwarz. Spezifisches Gewicht ^ 1'2 bis IS. Meist Begleiter der 
Lignitablagerungen und in deren unteren Partien oder Zwischen- 
räumen abgesetzt. 

9. Pechkohle. Derb,*spröde bis zähe, selten sehr fest, schwarz- 
braun bis pechschwarz; pech-, wachs- oder schwach fettglänzend; 
Strich braun, Bruch unvollkommen bis flach muschelig; Härte 2'3 ; 
spezifisches Gewicht V2 bis 1'3; findet sich in der Nähe eruptiver 
feurigflüssig gewesener Gesteinsmassen. 

10. Glanzkohle. Derb, vollkommen muschelig, dunkelschwarz 
und stark glänzend. Die festeste und härteste Sorte. Härte ^ 2'5 
bis 3"0; spezifisches Gewicht = V2 bis l'ö. 

11. Gsgat (vom Flusse Gages in Licien). Dicht, vollkommen 
muschelig, samt- oder pechschwarz. So fest und wenig spröde, 
daß er sich gut zu Schmucksachen bearbeiten läßt. (Jet oder 
Jayet). 



^aovGoOt^lc 



BranulEohlMi. Ig5 

12. Stengelige Braunkohle. Mit stengeliger Absonderung, 
braun, etwas fester als gemeine Braunkohle, sonst von ähnlicher 
BescbafEenheit. 

Die durchschnittliche ZuBammensetzang der Braunkohlen 
mittlerer bis guter Qualität laßt sich etwa wie folgt angeben : 

Kohlenstoff 50 bis 65% 

disp. Wasserstoff 1 „ 2% 

chemisch geb. Wasser .... 20 „ SO^/o 

hygroskop. Wasser 10 „ 25*/o 

Asche 6 „ 10% 

Ihr Stickstoffgehalt erreicht selten 1%, 

Der Wassergehalt ist sehr verschieden; er beträgt bei 
frisch geförderter Kohle 30 bis 407t,, 

ja manchmal bis 60%, 

bei lufttrockenen Kohlen 10 bis 30%, 

und bei 100" vollständig getrocknete Kohlen nehmen 

an der Luft rasch etwa 10» l^Vo 

Feuchtigkeit auf. 

Der Aschengehalt schwankt zwischen 1 und über 50% ; auch 
enthalten sie meist 1 — 2%, manchmal auch mehr, an Eisen ge- 
bundenen (sogenannten schädlichen oder verbrennlichen) 
Schwefel. 

Der organische Anteil der Braankohlen besteht größtenteils 
aus Ulminsäure, Hamussubstanzen und harzigen Produkten. Im 
übrigen sind die Braunkohlen, selbst aus einem und demselben 
Flöz stammend, sehr verschieden zusammengesetzt. 

Die nachfolgende Tabelle bringt die Zusammensetzung einiger 
Braunkohlensorten zur Ansicht. 

Die Braunkohlen spielen namentlich in Österreich eine hervor- 
ragende Rolle als Brennmaterial. Die folgende Tabelle gibt die 
Zusammensetzung und den Brennwert verschiedener Braonkohlen- 
sorten nach Ländern geordnet: 



^aovGoOt^lc 



tisfl: 









iif 'SäjUi 



I I ÖD 1 aa S« j 



\t iti I II II 



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ll 



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D.qit.zeaOvGoOt^lc 



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11 I I I I I I M 7?j~ I M I I 1 I I I 



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D.qil.zMBlG001^le 



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13 


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D.qil.zMBlG001^le 



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SSSSSSS 3 SSS3 


1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 IS ä tttt 


?ig 1 1 1 IM 


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IUI? II 1 1 1 II 


1 1 J 1 1 1 1 1 1 I 1 1 1 1 1 ! 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 


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1 


i||i||5"|£|| 


4-04 
bla 
4-56 
323 
371 
4-90 
6-57 


■? °5" 


1 


M 


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1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 



I liikl I 

I I K ^ ^13 E 



Ü-? S N IE 



D.qit.zeaOvGoOt^lc 



BraBnkohleii. 



^aovGoOt^lc 



I 1 I I I I I I I I I I I I I I I I I I II 

I I I I M I 1 I I I I I I I I I I I I II 

I I I I I I I I I I I I I I I I I I M II 

ua eocq OD ^c-i-ini-io n w ^ Ci y et ^ Vf y a* ^ r 

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^01 f. 

Ig. 5|. 

II 1-"1. 



B^B, 



fä lä ä n^ ij HmHAä 



^aovGoOt^lc 



1 




< 


■"] 


h 


in 


1 


Siiiiiliiiii 


1 


1 1 1 



D.qil.zMBlG001^le 



Bronnkoble. 



Wie aua vorstehender Zusammenstellung ersichtlich, unterliegt die 
Zusammensetzung der Braunkohle von einem und demselben Fundorte 
beträchtlichen Schwankungen, Dies erschwert die Erlangung einer ge- 
nauen Durchschnitts probe für die Untersuchung wesentlich. Um zu er- 
mitteln, welche Ungleichheiten in der Zusammensetzung eines ein- 
zigen Stückes Braunkohle auftreten, hat der Verfasser*) von einem 
etwa faustgroßen Stück Fohnsdorfer Stückkohle eine Reihe von 
Proben abgeschlagen und untersucht. Es ergab sich hiebei: 



Nr. 
der 
Probe 


H,o bjgr. 

7. 


Oa^ebigkeit 

7. 


RUekBtaud 

7. 


Aacbe 

7o 


1 
2 
3 

4 
6 
6 
7 
8 


8-49 
802 
7-77 
7-63 
687 
913 
817 
7-24 


28-67 
2907 
27-96 
28-41 
31-67 
29-76 
2881 
31-90 


63-86 
5367 
64-79 
64-16 
5231 
63-27 
53-21 
51-64 


9-09 
9-34 
949 
981 
9-16 
9-94 
9-81 
9-32 


Mittel 


7-91 


29-62 


63-33 


,9-37 



Eine andere Reihe von Proben vom selben Stücke ergab : 








Oewicht des 




Zur Verbrennting von 








1 kg des BreaoetDffea 


Probe 








theoretiecb erforder- 


"'"""°° 


direkt ermittalt 


pr. 1 g Brena- 
stoff 


1 


1-00 


21-98 


21-98 




6990 


2 


1-00 


22-31 


22-31 




7246 


3 


5-00 


110-30 


22-06 




7062 


4 


6-00 


109-38 


21-88 




6910 


6 


5-00 


111-59 


22796 




7252 


6 


6-00 


11136 


22-68 




7216 


7 


6-00 


111-68 


22-34 




7269 


8 


5-00 


116-42 


23-08 




7841 


9 


5-0O 


110-09 


22-02 




7021 


10 


5-00 


112-62 


22-50 


1-7893 


Mittel 


- 


- 


22-3645 


1 


72189 



*) Jilptner: Fartscliritte im Eiaenbllttaalaboratorium II, p. '. 
JflptnfiT, Oh«m- TAohnolc»g]fl d, Ennston. I. 



sasiGoOi^le 



194 Steinkohlen und Anthraait. 

Da füt manclie Zwecke auch die Kenntnis der Aschenza- 

sammensetzung wichtig ist, mögen noch einige Brannkohlenascben- 
analysen mitgefeilt werden : 



Kohlen- 
WKhe 
Ton 


1 


1 

1 


i 


& 


il 


J 


11 


il 
wsi 


^alTtikei 


Emu« 


Vktnn- 
tnpp 


O.EHUc 


nh«ln 


- 


Äptnor 1 


SiOj 
SO. 

P.O. 
CO, 

A1,0. 

r«,o. 

MnO 
Mn,0, 
OnO 
MgO 
K,0 
Nii,0 
Chlor 


312 

9-17 

29-50 

32-18 

20-66 

2-16 
0-99 
1-72 


17-27 
33-83 

11-57 
5-57 

23-67 
2-68 
1-90 


20-67 
15-45 

13-62 
1-23 

46-60 

1-67 
1-86 


36-01 
12-36 

23-7 
5-06 
1-13 

16-62 
3-64 
2-38 
0-38 
1-55 


20-6 
30-3 

li-7 
181 

100 
3-4 
1-9 


2-88 

0-23 
Spnr 
14-62 
39-28 

7-43 
3415 
0-94 

j 0-47 


13-47 

0-13 
17-47 

5-32 
16-96 

19-86 

16-67 

0-38 

jll-71 


2-62 

0-15 
1086 
12-17 
45-44 

2-35 

16-60 

Spur 

1 9-91 


Somme 


99-40 


96-39 


100-00 


101-81 


98-9 


lOOOO 


100-00 


100-00 



Xm. Kapitel. 

Steinkohlen nnd Anthrazit 

A. Steinkohle. 
Die älteren fossilen Kohlen, welche gewöhnlich Steinkohlen 
genannt werden, sind meist von schwarzer Farbe, besitzen lebhaften 
Glanz, und lassen mit freiem Auge keinerlei organische Struktur 
mehr bemerken. Doch lassen sich auch bei ihnen, wie Gümbel 
zuerst gezeigt hat, mittels des Mikroskopes noch pflanzliche Gewebe- 
teile erkennen. Ihr Bruch ist verschieden. Sie haben geringe 
Härte, aber große Sprödigkeit. 

*) Mittel ans drei Jahren. Hiezu ^hOren die frllheT mitgeiaillen Analjaen. 

*•) PlUB EiSBQOXjd. 



^aovGoOt^lc 



1 Anthnudt. 195 

Bei der trockenen Destillation geben sie mehr festen Rückstand 
nnd weniger Waesei aU die vorigen ; anch liegt ihre Entzündnngs- 
temperatui höher. 

Sie kommen in der Steinkohlenformation, sowie im 
Keuper, Jnra und in der Kreide vor. 

Die große technische Wichtigkeit der Steinkohlen hat schon 
frühzeitig das Bedürfnis wachgerufen, sie in Gruppen zu teilen^ 
und so sind manche verschiedene Einteilungen entstanden, von denen 
hier nur die wichtigsten aufgeführt werden sollen, 

Schondorf legte seiner Einteilnng das Verhalten beim Ver- 
koken zu Grunde und unterscheidet : 
i Oberall oder doch bis 
zum Eande locker. I. Sandkohle 
fest gesintert, in der 
Mitte locker .... IT. gesinterte Sandkohle 
überall fest gesintert . III. Sinterkohle 
Koke gran und fest, knospenartig i 

aufbrechend IV. backende Sinterkohle 

Koke glatt, metallglänzend, fest. . V.Backkohle. 

Unter Berücksichtigang der Flammbarkeit stellte der verstorbene 
Professor an der Ecole des Mines in Paris, Grüner, ein gebürtiger 
Elsässer, folgende Klassifikation auf: 

I. Langflammige Sandkohlen (oder gasreiche Sand- 
kohlen genannt) als Flammenofenkohlen und Gaskohlen minderer 
Beschaffenheit (wegen des schwächeren Leuchtens der Flamme) 
verwendbar. Sie brennen mit langer, rauchender Flamme, 
werden beim Erhitzen rissig oder zerfallen ohne zu backen 
(Sandkohlen). Zusammensetzung der Kohlensubstanz ; 

C =75 — 807o 

H = 5-5— 4-5% 
+ N=19-5 — 15-5»/o 
(Es verhält sich (0 + N): H = 3 bis 4 zu 1.) 

Sie liefern bei der trockenen Destillation 50 bis 607o sandige 
bis leicht gesinterte Koke, verdampfen die 6'7 bis 7'5fache Menge 
Wasser und entwickeln 8000 bis 8500 Kalorieen. 

(Hieher gehört auch die Kußkohle mit faseriger Struktur 
und sehr geringem — 37© — Wasserstoffgehalte.) 

II. Langflammige Backkohlen (langflammige Fett- 
kohlen, Gaskohlen, gasreiche Sinter- und Backkohlen) 
als Flammkohlen vorzugsweise verwendbar, ebenso als Gaskohlen ; 
weniger brauchbar als Kokekohlen, obwohl durch Anwendung ge- 
eigneter Öfen sich Koke von mittlerer Qualität daraus erzeugen 



^aovGoOt^lc 



igg Stdukoblen nnd Anthnzlt. 

Ittssen. Sie brennen mit langer, ranchen der Flamme, erweichen 
aber beim Erhitzen und fritten znsammen. (Übergänge zwischen 
dieser nnd der vorigen Gattung heiOen Sinterkohlen.) 
ZasammenBetzung der Kohlensubstaoz : 

C =80 —Sb% 

H =5-8— 5% 

+ N= 14-2 — W/o 
(Es verhält sich (0 + N) : H = 2 bis 3 zu 1.) 

Eoker&ckstand bei der trockenen Destillation 60 bis 68 "/o 
(Eoke vollkommen gesintert, nicht gebacken). Sie verdampfen das 
7-6- bis 8'3fache Gewicht Wasser und entwickeln 8500 bis 8800 
Ealorieen. 

m. Eigentliche Backkohlen (mittelflammige Fett- 
kohlen, Schmiedekohle n, Eßkohlen, Fettkohlen) als 
Gaskohlen, Flammofen- und Kokekohlen ausgezeichnet brauchbar. 
Brennen mit weniger rauchender und glänzenderer Flamme als die 
vorigen Sorten, schmelzen beim Erhitzen und backen zu festen 
Massen zusammen. 

Zusammensetzung der Kohlensubstanz : 
C = 84 — 897o 

H =5— 6-5"/o 

0-|-N=ll— b-b% 

Kokerückstand bei der trockenen Destillation 68 bis 74*/o. 
Die Koke ist geschmolzen, mehr oder minder aufgebläht. Sie ver- 
dampfen ihr 84- bis 9'2faches Gewicht Wasser und entwickeln 
8800 bis 9300 Kalorieen. 

IV. Kurzflammige Back- oder Fettkohlen (Koke- 
kohlen, gasarme, ältere Back- und Sinterkohlen). Best« 
Kokekohlen, aber auch zu anderen Heizungen, z. B. zu Kessel- 
feuerungen zu gebrauchen. Schwer entzündlich, mit stark leuch- 
tender, kurzer, wenig rauchender Flamme verbrennend; 
beim Erhitzen wenig backend. 

Zusammensetzung der Kohlensubstanz : 

C =88 —91«/« 

H =5-5— i-b% 
+ N= 6-5 — 4-57o 

1 — 5 — ^ = nahezu ij* 



^aovGoOt^lc 



SteiskoUen nnd AnthraEit. 



197 



Kokerückstand bei der trockenen Destillation 74 bis 82°!^, die 
Koke ist geschmolzen, kompakt bis gesintert ; die KoMen verdampfen 
ihr 9'2- bis lOfaches Gewicht Wasser und entwickeln 9300 bis 
9600 Kalorieen. 

V. Anthrazitische Kohlen (gaearme, magere Kohlen, 
ältere Sandkohlen). Vorzüglich brauchbar als Schachtofen- 
kohlen, sobald sie im Feuer nicht zerfallen, als Hausbrandkohlen 
und als Keaselkohlen. Zum Verkoken für sich nicht geeignet, und 
auch in Mischung schwer zu benützen. Schwer entzündlich ; 
brennen mit kurzer, bald verschwindender, kaum rau- 
chender Flamme. Beim Erhitzen wenig backend und oft zu 
Pulver zerfallend. 

Zusammensetzung der Kohlensubstanz : 
C = 90 — 93% 

H =4-5— 4% 
0-J-N= 5-5- 3% 

Ruckstand bei der trockenen Destillation 82 bis 90% ^on 
leicht gesinterter, meist sandiger Beschaffenheit. Die Kohlen ver- 
dampfen ihr 9- bis 9'5faehes Gewicht Wasser und geben 9200 bis 
9500 Kalorieen. 

Ganz ähnlich ist die nahezu gleichzeitig und unabhängig vom 
vorigen von Spezialdirektor Hilt in Kohlscheid aufgestellte Klassi- 
fikation der Steinkohlen, die eich folgendermaßen charakterisiert: 

Bestimmt man nämlich das Gewichtsverhältnis zwischen den 
flüchtigen Bestandteilen und der bei IOC* getrockneten, aschenfreien 
Koke, so ergibt sich : 








Kohlenart 




Vechaltolfl zwiBcheD 
dem aschenfreien 
EUctslande u. den 
flucht. Bestandteilen 


I. 
n. 
m 

lY. 
V. 
VI. 


Anthrazit und Magerkohle 
Gasarme (halbfette) Sintorkc 
Fett- oder Backkohle 
Backende Gaskohle 
Gasreiche Sinterkohle 
Gasreiche Sandkohle 


hie 


1 
1 
1 
1 

1 
1 


20 bis 1 
9 . X 
6-6 , 1 
2 » 1 
1-5 „ 1 
1-25, 1 


9 

5-5 

2 

1-6 

1-25 

111 



Drückt man den Gebalt an Süchtigen Bestandteilen in Prozenten 
der aschenfreien Koke aus, so erhält man folgende Übersicht: 



^aovGoOt^lc 



Strinkohleit vmä Anthnult. 



Koklenart 


flüchtige 
Bestandteile 


I. Anthrazit und Magerkohle 

n. Halbfette KoUe 

m. Fett- oder Backkohle 

IV. Backende Gaskohle 

V. Gasreiche Sinterkohle 
VI. , Sandkohle 


5 bis 107, 
10 , 15-57o 
15-6 , 3337, 
33-3 . 407, 
40 „ 44-47, 
44-4 , 487, 



Peters stellt folgende Einteilang anf: 



Laagflamisi^ Kohlen 



unteraile 
Vlamm- 
koMa 



backende 
Flamm- 
kohle 



Enrzflamniige Kohlen 



Mittlere ZneammensetEluig des organiachen Anteilea: 



C 
H 

O+N 



13-87 



83-36 
6-39 
11-25 



8479 89-02 
6-16 6-07 
10-05 5-91 



90-75 
4-64 
4-71 



91-91 
4-04 
405 



DurchachnitUichea theoretisches AoabriiigaD an Koke: 

66% I 657o 1 75% II 8ü«/o | 86% j 907o 

DuTchscbDitll. theoretischer Heizetfekt ües organ. Anteilea: 

14-38 I 15-05 I 15-22 || 16-12 | 16-22 | 16-05 

a und f sind mager, 
b „ e „ sinternd, 
c „ d „ backend, 
a bis e eignen sich für Dampfkesselfeaerungeiij Pnddel- und 
Schweißofenbetrieb, Hausbrand, u. s. w. 

f als Gruskohle für Ziegel- und Kalkbrennerei und Haus- 
brand, als Stückkohle für Kesselfeuerungen und Hochofenbetrieb. 
Dr. E. Muck hat seine Einteilung auf einfache Laboratorinm- 
vsrsuche gegründet. 

Erhitzt man kleine Mengen fein gepulverter Kohle (etwa ein 
Teelöffel voU) rasch und stark in einem gut leitenden, dünn- 
wandigen und bedeckten Metallgefäß (am besten in einem Platin- 
tiegel), bis am Deckeliande keine Flamme mehr sichtbar ist, und 
stürzt die erkalteten Bückstände heraus, so findet man dieselben 



^aovGoOt^lc 



Steinkohlen nnd Anthrmit 199 

je nach der Eohlenart wie folgt beschaffen: 
Pulverig, wie das angewendeteKohlen- 

pulver aussehend I. Sandkohle, 

Etwas gesintert, d. h. zum Teile noch 

pulverig II, gesinterteSandkohle, 

Gesintert, aber nichl^ufgebläht, einem 

nicht aufgegangenen Kuchen 

gleichend III. Sinterkohle. 

Gesintert und etwas aufgebläht, einem 

wohlgeratenen Brotlaib glei- 
chend , IV.backende Sinterkohle. 

Vollkommen geschmolzen und stark 

aufgebläht, einer Kartoffel ähn- 
lich gestaltet V.Backkohle. 

n ist ein Übergang zwischen I und III, IV bildet den Über- 
gang zwischen m und Y. Als Hauptgattungen gelten also I, m und V. 

Gerade so, wie im kleinen, verhalten sich die fünf Kohlen- 
sorten auch im großen, so daß sich nur V und allenfalls IV, da- 
gegen kaum mehr III zur Kokefabrikation und für Schmiede- 
feuerungen eignen. Die anderen mageren Sorten d^egen nicht. 

Beim Erhitzen unter Luftzutritt, vrie bei der Rostfeuerung, 
erfolgt bei I, II und III gar keine Schmelzung mehr, bei IV und 
Y jedoch meist noch so -sehr, daß beim Verheizen ein störendes 
Verstopfen der Rostfugen eintritt und somit nur I, II und III als 
eigentliche Kessel-, Ziegel- und Hausbrandkohle gelten können. 

Wenn man gut schmelzbare (backende) Kohlen (IQ und lY), an- 
statt rasch, allmählich erhitzt, so schmelzen sie nicht mehr ordent- 
lich und der erhaltene Kokeriickstand ist dann sehr unansehnlich 
(rußachwarz) und sehr stark aufgebläht. Dasselbe findet auch statt, 
wenn die Erhitzung zwar genügend stark, aber nicht bei hin- 
reichend abgehaltenem Luftzutritt erfolgt. Es rührt dies daher, daß 
die schmelzbare Kohlensubstanz beim langen Erhitzen durch teil- 
weise Entgasung und bei reichlichem Luftzutritt durch Oxydation 
teilweise zerstört wird. 

Erhitzt man backende Kohlen längere Zeit gelinde an offener 
Luft (auf etwa 300"), so backen sie bei nachheriger starker Er- 
hitzung gar nicht mehr. 

Je nachdem man die Kohlenproben stark (Normalptobe) 
oder schwach erhitzt (Blähprobe), zeigt die Koke verschiedenes 
Volum und verschiedene Farbe. Das Volum ist bei starkem 
Erhitzen im allgemeinen kleiner als bei schwachem Erhitzen. Die 
Farbe ist bei der Normalprobe 'stets mehr oder weniger 
glänzend silberweiß, bei der Blähprobe hingegen schwarz und 



^aovGoOt^lc 



200 



Steinkohlen und Anthrazit. 



wenig oder gar nicht glänzend. Dieselben Eracheinangen treten auch 
in den Kokeöfen, je nach dem heißen oder kalten Ofengange ein. 
Berücksichtigt man außer der Beschaffenheit der Verkokungs- 
rückstände auch noch den Schmelzbarkeitsgrad und die Flamm- 
barkeit der Kohle, so kann man nach Dr. Muck (für Westfalen) 
folgende Klassifikation aufstellen: • 



Elementarznsammen- 
Bezeichnung der rSSiSS 
Gattungen in % 


KokG- 
ana- 
beute 
7. 


u. Äosaehen der 

Koke 


Speii- 
fiachea 
Ge- 
wicht 


C 


H O 


I-TrocltoneStein- 76 
kohUD mit Un- bU 
KorPUmme 80 

ILFottoSteUkoh- „. 

GaBkohlen ^* 

ILLEigentl. fette 84 
Kohlen oder bU 

Schmiedekohlen 89 

IV.Fette Steinkoh- „. 
Un mit kurzer «f^ 
Flamme oder l'' 
Kokekohlen ^^ 

V. Magere oder an- 90 
thrasitiacbe bis 
Steinkohlen 93 


5-& 
big 
4-E 

5-8 

bis 

5-0 

5-0 
bie 
b'S 

5-5 
bix 
4-5 

4-B 
bU 
4'0 


19-6 
bia 
160 

142 
bis 

100 

11-0 
bis 
5-6 

6-5 
bis 
6-5 

5-5 
bis 

3-0 


50 
bia 
60 

80 

bis 

68 
bia 
74 

74 
hU 

82 

88 

bis 

90 


pnlverßrmiK od. 

aammenge&ittet 

geschmolzen, 

aber stark ler- 

klUftet 

geBchmolzen bis 
mittelmäßig 

^geschmolzen, sehr 

kompakt, wenig 

Eerhlüftet 

gefrittet oder 
palvorfltimjg 


126 

1-28 
bis 
13 

1-3 

1-3 
bia 
1-3& 

1-36 

bis 



Aus Vorstehendem ergibt sich, daß im allgemeinen ein Zu- 
sammenhang zwischen den Eigenschaften der Kohle und ihrer che- 
mischen Zusammensetzung besteht. Jedoch kommen auch Fälle von 
Isomerie vor, d. h. Fälle, wo Kohlen von fast gleicher chemischer 
Zusammensetzung ein sehr verschiedenes Verhalten in der Hitze zeigen. 



Vorkommen 


Znaammensetzung d. 
trockenen o. aschen- 
freien Kohle in % 




Art der Koke 


C 


H 


O+N 


Zwickau, Sachsen .... 

Zeche Alma, FlSz 4, West- 
falen 

Zeeha PrfiadeDt, Dicke- 
bank, Westfalen . , . 


82'34 
8S-B9 

87-47 

87-79 


4-73 
4-70 

503 

4-78 


12-93 
I2-6& 

7-50 

7-24 


66-43 
77-39 

75-80 

77-60 


sandig 
gebacken 

geblfiht 



sasiGoOi^le 



Steinkohlen ond Anthruit. 201 

Die Kohlenlager sind nun keineswegs homogen und lassen 
sich in denselben hauptsächlich folgende verschiedene Gemengteile 
unterscheiden : 

1. Glanzkohle ist tief schwarz, meist sehr spröde, hat leb- 
haften Glaaglanz und ist in senkrecht zur Schichtenebene liegenden 
sehr ebenen Flächen vorzüglich spaltbar. 

2. Mattkohle hingegen hat bräunliche bis grausehwarze 
Farbe, geringen Glanz, iat jedoch viel fester und weniger spröde. 
Sie ist weit leichter als erstere. Überdies hat sie gar keine (be- 
stimmte) Spaltbarkeit, unebenen bis muscheligen Bruch, und gibt 
beim Anschlagen einen holzartigen Klang. 

Aus Glanzkohle allein besteht die magere Sand- und Sinter- 
kohle, die halbfette und meist auch die Fett- und Koke- 
kohle, wäiirend die Gas- und Flammkohle aus abwechselnden 
Schichten von Glanz- und Mattkohle bestehen. Die Mattkohle 
kommt für sich allein nicht vor. Enthält sie jedoch nor unbe- 
deutende Glanzkohlen streifen, so heißt sie Kannelkohle. 

Nachdem die Glanzkohle in sämtlichen Kohlenarten auftritt, 
ist es selbstverständlich, daß sie die verschiedenste Zusammen- 
setzung und jeden Schmelzbarkeitsgrad besitzen kann. Anderseits 
iat die Mattkohle im Vergleiche mit der gemeinschaftlich mit ihr 
auftretenden Glanzkohle meistens aschen-, immer aber wasserstoff- 
reicher, also auch gasgiebiger als die Glanzkohle. 

3. Sehr verbreitet und in allen Partien der Flöze vorkommend 
ist die Faserkohle. Sie bildet meist ganz dünne Lagen und 
gleicht außerordentlich der Holzkohle, weshalb sie auch „mine- 
ralische Holzkohle" genannt wird. Sie ist unschmelzbar und 
gibt wenig Süchtige Bestandteile ab, kann daher sowohl bei der 
Koke-, als bei der Gaserzeugung störend wirken, 

4. Brandschiefer endlich sind von Kohlensubstanz durch- 
drungene Tonschiefer und sehen oftmals Matt- oder Kannelkohle 
zum Verwechseln ähnlich. Die Kohlensubstanz der Brandschiefer ist 
in der Regel sehr waaserstoffreich. 

Der Wassergehalt der frisch geförderten Kohle (Gruben- 
feuchtigkeit) ist sehr verschieden, aber geringer als bei Braun- 
kohle und Torf. Im lufttrockenen Zustande enthalten sie 2 bis 4''/o, 
höchstens aber S^/q Wasser. Der Aschengehalt schwankt sehr — 
etwa zwischen 2% und mehr als 20%. 

Für manche, namentlich metallurgische Zwecke ist die Zu- 
sammensetzung der Kohlenasche zu berücksichtigen. Namentlich 
kann ein beträchtlicher Schwefel- und Phosphorgehalt schädlich 
wirken. 



^aovGoOt^lc 



SteinkoU«!) VCoA Anthnut. 











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Stemkohlen miil Anthruit. 









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^aovGoOt^lc 



SMokohlen nnd Anthrazit 



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1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 M M M r 1 1 1 1 


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1 1 1 1 1 1 1 1 M 1 1 1 1 III 


b, 





sasiGoOi^le 



BtelnkoMen nnd Anthimzit. 



III 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 


III 1 M 1 1 1 II 1 1 III 1 1 1 1 1 


III 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 111 1 1 1 [ 1 


III 1 1 II 1 1 1 1 1 1 III 1 1 1 1 1 


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IM 1 1 1 1 1 1 1 1 II III 1 1 1 1 1 



"llliä-ii äs 
äil •• -o «►je ■ 






g -E •'Sl • 

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S --ä ■ t Sf ■ 

^'^ a 0^5 -1 -I ■ B £,1 



SiasS i I •" »i ° tsis "St" t^s» tat 

SSIa O n Q *^ <->is] Is K-^l^is] isi n n ><: N 



^aovGoOt^lc 



Steiukobleu und AntliTaiit. 



^aovGoOt^lc 



8t^nkoh1«n and Anthrsiit 



ili 



lA- 


i ''-' l 






1^. 






h 


II 1 1 1 1 1 1 1 1 : II 1 1 1 1 1 1 1 III 


II 1 II 1 1 1 1 1 1 II 1 III 1 II III 


II 1 1 1 1 1 1 1 1 1 II 1 1 1 1 1 1 1 III 


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nu hS R 0. dl 



r, Gbem, Tscbnologie d. Bnstgian. 



•s ggäJ 

ä| Ir 



D.qil.zMBlG001^le 



Stein koblcD und Anlhraüt 



^aovGoOt^lc 



Steinkohlen und Anthruit, 



211 



Bei hohen Aschengehalten kann die Qualität (wenn eine Zer- 
kleinernng der Kohlen zulässig ist) durch geeignete „Aufbereitung" 
(d. h. Zerkleinern, Sieben, Waschen, etc.) bedeutend verbessert 
werden ; doch gehört dies in das Gebiet der mechanischen Technologie.*) 

Von technischer Wichtigkeit ist die Verwitterung der Stein- 
kohlen. Sie verlieren nämlich bei längerem Liegen an der Luft an 
Qualität, was davon herrührt, daß sie Sauerstoff aus der Luft auf- 
nehmen. Diese Saueratoffaufnahme erfolgt in zwei Stadien : im An- 
fange wird nämlich der „disponible Wasserstoff" und etwas Kohlen- 
stoff zu Wasser und Kohlensäure oxydiert, welche austreten. Später 
aber wird von der Kohle Sauerstoff aufgenommen, ohne daß Kohlen- 
säure und Wasser austreten, so daß eine Gewichtsvermehrung {bis 
zu 4''/i,) eintreten kann. Hiedurch wird nicht nur der Heizwert, 
Bondern auch die Backfähigkeit und das Kokeausbringen verringert. 

Durch diese Sauerstoffaufnahme und die gleichzeitig eintretende 
Oxydation wird aber auch eine Erwärmung der Kohle hervorge- 
rufen, welche so weit steigen kann, da£ nicht nur die einge- 
schlossenen Gase entweichen (was eine Gewichtsabnahme der Kohlen 
bedingt), sondern auch Selbstentzündung eintreten kann. 
Diese Erwärmung kann auch noch durch Oxydation des in der 
Kohle enthaltenen Schwefelkieses (Fe Sj), die in feuchter Luft 
rascher erfolgt als in trockener, gefördert werden. 

So gaben die Versuche von G. Arth: 





1 


Kohlen- 


Wbmbp- 

Btoff 

7. 




07. |H,7. 


Stoff 

7. 


Beobindtoile: 


Steinkohle aus der Grube Frankenholz mit Sl»/,, 
Sauerstoff 


Ursprünglich .... 

Nach 12 Monaten: 
in fließendem Wasser 
„ stehendem . 
an der Luft ... . 


208 

1-75 
1-82 
1% 


81-69 6-79 

82-24 6-70 
82-15 6-62 
81-46 6-68 


8-16 

7-88 
7-94 
8-80 


83-42 

8370 
83-67 
83-08 


6-91 

6-80 
6-72 
6-49 


Steinkohle aus Drocourt (Pas de Calais) mit 3-1% 
Sauerstoff 


Nach 12 Monaten : 

„ stehendem „ 
an der Luft .... 


408 

4-33 

4-78 
6-77 


85-06 

85-70 
84-67 
82-78 


6-20 

6-26 
4-87 
5-00 


3-68 

2-71 
3-74 
4-54 


88-68 

39-58 
88-82 
87-84 


6-42 

6-49 
6-11 
6-30 



*) Grundriß der AufbereitangBkDnde ' 
(dentich Ton Viktor RauBcher). 



HatoD de U Ooupillif:r. 



^aovGOOt^lc 



ätdnkohlea nuä Anthradt. 





1 


Kohlen- 

BtoS 


WfWM»- 

■toff 

7. 


Saaer- 
«toff 

T 


C'/. 1 H,7. 




Steinkohle aus Aiseau-Prgle (Charleroi) mit 1-6% 
Sauerstoff 


Ursprünglich .... 
Nach 12 Monaten: 

in fließendem Wasser 

„ stehendem 

an der Luft .... 


2-86 

264 
3-31 
319 


89-83 

89-30 
89-01 

88-77 


3-88 

3-79 

3-84 
3-99 


1-69 

261 
2-06 
2-38 


92-41 

91-70 
92-06 
91-69 


3-99 

3-89 
3-97 
4-05 



Die in den Steinkohlen eingeschlossenen Gase schwanken in 
ihrer Zusammensetzung me folgt: 

Methan 0% bis 90% 

Kohlensäure. . . 0-2% „ Öi% 
Sauerstoff. . . . Spur „ 17% 

Stickstoff. . . .io7o „ yo% 

Ihre Menge schwankt zwischen 18 und 190 cm' in 100 17 Kohle. 

B. Anthrazit. 
Die Anthrazite bilden das letzte Glied des Kohlungsprozesses. 
Sie sind rein schwarz, haben meist große Härte und Festigkeit und 
muscheligen Bruch — obwohl auch sehr schie&ige und zerreibhche 
vorkommen — und ein spezifisches Gewicht von 1'40 bis l'SO. 

Der Anthrazit brennt ohne Rauch, mit kurzer, wenig lebhafter, 
rötlicher Flamme. Die Destillation liefert nur sehr geringe Mengen 
von Wasser und Bitumen ; die Masse frittet nicht und ändert auch 
ihren Glanz nicht. 

Die Zusammensetzung des organischen Anteiles beträgt: 

Kohlenstoff m% bis 957o 

Wasserstoff i"!« n ^Vo ' 

Sauerstoff und Stickstoff . , 3% 

Summe . . . 100"/,, 
Die Destillation liefert: 

pulverförmige Koke .... 907o bis SS'/o 

Gas ■ 10% „ 87o 

100% 
In Europa spielen die Anthrazite fast keine Rolle ; in Amerika 
hingegen, wo sie in großen Mengen vorkommen, finden sie in der 
Industrie häufig Anwendung. 



^aovGoOt^lc 



StelnkoUsn iid4 AnthnüL 



1 


Fischer 

Schnitze 
P.Mahler 

R. Schöffe! 


■[«0 


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D.qil.zMBlG001^le 



214 KUnitU«^ fe«te BreniutaffB. 

Übangsthemeii: 

Unteranchimg verschiedener fester Brennstoffe. Elementar- und 
Intermediat-Analyse, verschiedene Brennsto^roben, Aschenanalysen. 

Bestimmung der Dichte und des Gewichtes von 1 wt' (bezw. 
Hektoliter). 

Untersuchung von frischen und abgelagerten Brennstoffen. 

Bestimmung der Menge und Zusammensetzung der einge- 
schlossenen Gase. 



XIV. Kapitel. 

Künstliche feste Brennstoffe. 

Für manche Zwecke ist es günstig, kohlenstoffreichere Brenn- 
stoffe zu benutzen, als sie die Natur darbietet Man erreicht dies, 
indem man die natilrlichen festen Brennstoffe der trockenen Destil- 
lation unterwirft. Hiebe! entstehen im allgemeinen folgende Zer- 
setzungsprodukte : 

1. Gase, 

2. Teer, 

3. Teerwasser und 

4. ein kohliger Rückstand. 
Selbstverständlich hängt die Art und Menge der gebildeten 

Zersetzungsprodukte von der Natur der Körper ab, welche der 
trockenen Destillation unterworfen werden. Allein auch die Zer- 
setzungstemperatur und mancherlei andere Umstände fiben hierauf 
einen bedeutenden Einfluß ans. So wächst mit steigender Tempe- 
ratur die Gasausbeute sowohl dem Gewichte als dem Volumen nach, 
doch nimmt gleichzeitig ihr Gehalt an schweren Kohlenwasserstoffen 
und damit ihre Leuchtkraft ab. 

Ebenso ist der Druck, unter welchem die Destillation erfolgt, 
von Einfluß auf die gebildeten Destillationsprodukte. 

Die Vorteile, welche man durch die Herstellung verkohlter 
Brennstoffe erreicht, sind folgende: 

1. Man erhält ein Brennmaterial von höherem Wärmeeffekt, 
und zwar 

a).weil der Kohlenstoffgehalt des verkohlten Brennstoffes größer 
ist als jener des rohen, 

b) weil die fltichtigen Bestandteile, obwohl dieselben teilweise 
auch brennbar sind, zu ihrer Vergasung bei der unmittelbaren 



^aovGoOt^lc 



KDnBtliehft feste BEsniutoffe 215 

Verfeuerung erfaebliche Wänueaiengen in Anspruch nehmen, die 
beim Verfeuern des verkohlten Brennstoffes disponibel werden, 

Hiedurch werden, wo es sich um den Absatz des Brennmate- 
rials in größere Entfernungen handelt, die Transportkosten pro 
Wärmeeinheit verringert, 

2. Die Verbrennung des verkohlten Brennstoffes erfolgt ohne 
Bauch ; 

3. der verkohlte Brennstoff ist nicht schmelzbar ; 

4. der Schwefelgehalt der Bohkohle verringert sieb bei der 
Verkokung und 

5. man kann hiebei unter Umständen verwertbare Neben- 
produkte gewinnen. 

Anderseits bringt die Verkohlung der rohen Brennstoffe fol- 
gende Nachteile: 

1. Die Verkohlung der natürlichen Brennstoffe erfordert einen 
gewissen Aufwand an Wärme, also an Brennmaterial, an Arbeits- 
löhnen und Apparaten; 

2. die verkohlten Brennmaterialien geben keine lange Flamme, 
während eine solche für gewisse Feuernngazwecke notwendig ist; 

3. der Aschengehalt des Brennstoffes wächst durch die Ver- 
kohlung. 

Die Vergaaungswärme der Kohle, welche zuerst vom Ver- 
fasser zu berechnen versucht wurde,*) bedarf noch einer näheren 



Unter Bildungswärme von 1 kff eines Brennstoffes versteht 
man die Anzahl von Kalorieen, welche bei der Bildung desselben 
aus den Elementen entwickelt werden, die also auch umgekehrt 
demselben zugeführt werden müssen, wenn er in seine Elemente 
zerlegt werden soll (Zersetzungswärme). Man erhält dieselbe, 
wenn man von der Summe der Verbren nungs wärmen der Elementar- 
bestandteile die direkt gefundene Verbrennungswärme des Brenn- 
stoffes abzieht. 

So fand Schwackhöfer für Ostrauer Nußkohle: 

Kohlenstoff 73-bb% 

Wasserstoff 4"54% 

Sauerstoff ll-38% 

Stickstoff 0-46''/o 

hygroskop. Wasser .... 2"44*/t, 

*j H. V. Jüptner, Cbemikeneitnug 1887, Nr. 5 (Generatowtodien. — 
JQptnei und Toldt, .ChemiBch-kalorbche Stadien an Gsneratoten nndMarfai- 
öEBn" nnd „Cham. -kalorische Unteraachungen über GenBratoren ond MortinSfcn". 
— JQptner, ,Die Heizstoffe*). 



^aovGoOt^lc 



216 KQngtUehe tiatt BreanBtoffe. 

Asche ööS^/o 

verbrennlicher Schwefel . . 060% 

Brennwert (im Kalorimeter bestimmt) 7433 Cai. 

Die Verbrennungswärme der Elementarbestandteile dieser Kohle 
berechnet sich zd: 

Kohlenatoff .... 0-7356 X 8080 = 5942 84 Cal. 
Wasserstoff. . . . 0-0454X29600=1343-84 „ 

Schwefel 00060 X 2500 = 1500 ^ 

Total 6301-68 Cal. 
Ab die Verbrenrmngswflrme der Kohl e 743300 „ 
Bildungswärme von l kg Kohle. , — 1131-32 Cal, 
In ähnlicher Weise findet man für Leobner Stückkohle (nach 
Schwackhöfer): 

Kohlenstoff 60-917o 

Wasserstoff 4-22"/o 

Sauerstoff. : 17-99% 

Stickstoff 0-717o 

hygroskop. Wasser .... 9'92% 

Asche 6'25% 

verbrennlicher Schwefel . . 0'52*/o 

Brennwert (im Kalorimeter bestimmt) 6013 Cal. 

Es berechnet sich die Verbrennangswärme der Elementarbe- 
standteile zu: 

Kohlenatoff. . . . 06091 X 8080 = 4921-53 Cal. 
Wasserstoff .... 00422 X 29600 = 1249-12 „ 

Schwefel 00052 X 2500 = 13-00 „ 

Total 6183-65 Cal. 
Ab die Verbrennvingswärme der Kohle 6013'00 „ 
Bildungswärme von 1 kg Kohle . . . -f- 170-65 Cal. 
Die Vergaaungswärme der Kohle hängt natürlich von der 
Art der Vergasung, das ist von der Natur der Zersetzungsprodukte 
ab, die bei der Vergasung gebildet werden. Erfolgt die Vergasung 
also beispielsweise durch trockene Destillation, so ist die bei der 
Vergasung aufzuwendende Wärme gleich dem Unterschiede zwischen 
Bildungswärme der Kohle und den Bildungswärmen der Destillations- 
produkte aus den Elementen. 

Man kann die Vergaaungswärme aber auch in der Art berechnen, 
daß man von der Verbrennungswärme der Kohlen, wie sie sich 
direkt im Kalorimeter ergibt, die Verbrennungswärme der Destil- 
lationsprodukte abzieht. So fand P. Mahler für die trockene 
Destillation der Steinkohle von Commentry: 



^aovGoOt^lc 



Eansllfelie feste Brennitoffs. 



s..„ 







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1 


1 

3 


1 


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fcoiuile 


Steinkohle r. Com- 
montrj 


7B-182 


6176 


8-202 


OM 


7-05 


3-45 


74S8-a 


100 


749328-0 


Steinkohlenkake. . 
Tearaua der Vor- 

l»go 

Teer ans dem Teer- 

■ammlet .... 
Teer MW dem KüU- 

Teer ans dem Kon- 
denBator 


86-773 
90'1S6 
i9-Ö10 

36-183 
56'086 


0'414 

4'S43 

4-946 

5-499 

6-699 
21-480 


2-043Jo-6S 

4-968 

6-146 

7-279 

9-218 
28-464 


10-27 


0-88 


7019-4 

8887-0 

8942-« 

8831-0 

8638-4 
11111-0 


66-66 

3-69 

0-87 

1'4S 

1-89 
17-09 
9-86 


160a93-8 
81904-8 
7780-2 
10248-9 

16187-8 

189887-0 


Sanme . . . 
Bei der troetenen 
DestIlUtioD ver- 
lorene Wlrme . 


- 


- 


- 


- 


- 


- 


7019-4 


99-62 


716846-8 


ai-09 


26479-2 
148058-a 



Die bei der trockenen Destillation von 1 kg dieser Steinkohle 
aufzuwendende Vergasungswärme derselben beträgt somit 
2&4-792 Kalorieen. 

Je nach der Natur der rohen Brennstoffe, welche dem Ver- 
koblungsprozesse unterzogen werden, unterscheidet man: 

1. Holzkohlen, 

2. Torfkohlen und 

3. Koke. 

Letztere läßt sich wieder als Braunkohlen- und Steinkohlenkoke 
unterscheiden, doch hat erstere nur geringe Bedeutung. 

Endlich gehören zu den künstlichen festen Brennstoffen noch 
4. die Kohlensteine oder Briketts. 



^aovGoOt^lc 



XV. Kapitel. 

Holzkohle. 

Die trockene Deätillation des Holzes liefert: 

a) Hygroakopiachea Waaaer, 

b) Leuchtgas, welchea haaptaächlich enthält: 

Acetylen, CjH, 
Äthylen, C^H^ 
Benzol, C^Hg 
Naphthalin, C^oHg (?) 
Kohlenoxyd, CO 
Kohlensäure, COg 
Methan, CH^ 
Wasserstoff, Hj. 

c) Teer mit folgenden Bestandteilen: 

Benzol, G^Eg 
Naphthalin, C,oHg (?) 
Pataffin, C,oH„ bis C^H^g 
Beten, C,bH,8 
Phenol, CjI^O 
Oxyphensäure, CgHaOg 
Kresylsäure, CjHgO 
Phlorylaäare, CgHi(,0 

I CrHgO» 
Kreosote CgHioO, 

I CgH^jO, 
Brandharze. 

d) Holzessig, bestehend aus: 

Essigsäure, CgH^Oj 

Propionsäure, CgHgOg 

Aceton, CgHgO 

Holzgeist (Methylalkohol) CI^O, etc. 

e) Holzkohle. 

Die Holzkohle ist keineswegs reiner Kohlenstoff, sondern enthält 
neben diesem noch Wasserstoff, Sauerstoff und Asche und — 
wenn sie nicht unmittelbar gewonnen oder künstlich getrocknet 
wiirde — hygroskopisches Wasser. So ist die mittlere Zusammen- 
setzung der lufttrockenen Kohlen etwa folgende : 

Kohle (Wasserstoff- und aaueratoShaltig) So"/« 

hygroskopisches Wasser 12*/o 

Asche 3% 

lOO'/o 



^aovGoOt^lc 



HoUkoble. 219 

Tamm nimmt*) die mittlere Zusammensetzang der Holzkohle 

wie folflt an : ,„ 

° vollkommen 

lufttrocken trocken 

KoMenstoff 75-5% ] 8307o ) 

Sauerstoff 120% \ Q00% 13-2% \9S-9% 

"Wasserstoff So"/« ] 2-T'lo j 

Asche 1-0% 1-1% 

hygroskopisches Wasser . . . 9"0''/o — 

Summe . lÖCFO^ 100-0% 

Nach den Untersuchungen von Violette,**) den eingehendsten 
Untersuchungen über Holz verkohlung, die bisher vorliegen, wird 
das Holz bei Temperaturen bis 200" C noch nicht verändert; bei 
232' C bräunt es sieh; zwischen 270" und 350" C entsteht aus 
demselben Botkohle und über 400" C endlich Schwarzkohle. 
Außerdem unterscheidet man noch das sogenannte Botholz, 
ein zwischen Schwarz- und Botkohle liegendes Produkt, dessen 
Zusammensetzung nach Fresenius folgende ist: 

Kohlenstoff 52667o 

Wasserstoff .... Ö-78"/o 

Sauerstoff 36-64''/o 

Asche 0'43"/o 

Wasser 4-49% ■ 

100-00"/o 
Die schon erwähnten Violette' sehen Untersuchungen um- 
fassen folgende Untersuchungsreihen: 

1. Kohlen von einer Holzart (Faulbaum, Rhamnus Frangula) 
bei verschiedener Verkohlungstemperatur (löO" bis über 1500" C). 
2- Kohlen von derselben Holzart, gleichfalls bei verschiedenen 
Temperaturen, aber in ganz geschlossenen Gefäßen erzeugt. 

3. Kohlen aus jenen Holzarten, welche in Frankreich gewöhnlich 
zur Schießpulverfabrikation benutzt werden. 

4. Bei 300" C aus 72 verschiedenen Holzarten erzeugte Kohlen, 
Bei diesen Versuchen wurde das Holz in zylindrische Stücke 

von 1 cm Durchmesser geschnitten und in einem Dampfstrom von 
150" C getrocknet. Die Verkohlung erfolgte (mit Ausnahme der 
zweiten Versuchsreihe) bei Temperaturen bis 360" C mit über- 
hitztem Waaserdampf, bei höheren Temperaturen im Tiegel, u. zw. 
beim Schmelzpunkte des Antimons, Kupfers, Silbers, Goldes, Stahles, 
Eisens und Platins. 

Die Resultate der ersten Versuchsreihe sind in der folgenden 
Tabelle zusammengestellt. 

*) JernkontoieU Anualer, 35. 
••} Polytachn. Jojon. 123, 117} 185, 291. 



^aovGoOt^lc 



Erste Yersuchs- 



*) Unter Eobla vrird hier goiiE aUgemein da« durch Erhltzang des HoIecb 

D.qit.zeaOvGoOt^lc 



reihe Violette's : 



Die Temperatar der 
Verkohlung eBtepricht 



Bei 150" C getrocknetes Holz 



Teils gedörrtes Holz, teils nnans- 
gebrannte Kohle (sogenannte 

„Brände") 



inttglleli (eelgoet tOr Jngd|inl>ec 






SchwarzkoMen, za MUitärpulvt 
geeignet 



Sehr schwarze, dichte, feste und 
schwer entzündliche Kohlen 



Antimon 
Silber 
Kupfer 
Gold 
Stahl 
Eisen 
Platin 



440" (Pictet) 
954" (Violle) 
1064" ( , ) 
1035' ( , ) 
1075'(Ledel>nr) 
1600» (Fielet) 
1775» (Violle) 



s TeiQperatnr erhaltene Produkt verstau den. 



sasiGoOi^le 



Die Yersuche ergaben, daß das Holz bei rascber Verkobltmg 
viel weniger (etwa halb so viel) Kohle gibt, als bei langsamer 
Verkohlung. 

Violette erhielt beim Eintragen von Holz in ein schon auf 
432" vorgewärmtes Verhohlungsgeläß nnr 8'96°/o Kohle, während 
dasselbe Holz, wenn es im Verlaufe von sechs Stunden auf 432" C 
erwärmt wurde, ISST^/o Kohle ergab. 

Ebenso gibt Karsten die Ausbeute an Holzkohlen bei rascher 
und bei langsamer Verkohlung wie folgt an: 



Holzart 



Karxtea 



! laogsamer ErwUrniaDg 



KarsteD 



Eichenholz, jung 

„ alt . . 

Rotbuchenholz, jung 
„ alt . 

Weißbnchenholz, jung 

„ alt 

Erlenholz, jung . . 
, alt . . 
Birkenholz, jung 



Birkenholz, alt . . 
„ 100 Jahre 

gut erhalten . . 

Fichtenholz, jung (Pi 

picea D.) . . . 

Fichtenholz, alt . . 

Tannenholz, jung (Pi 

abiea D.) . . . 

Tannenholz, alt . . 

Kiefernholz, jung (Pi 

silvestris D.) . . 

Kiefernholz, alt . . 
Lindenholz . . 
Eschenholz 

Weidenholz . . . 

Roggenstroh . . . 

Farrenkraut , . . 



16-54 
15-91 
14-87 
14-15 
13-11 
13-65 
14-45 
15-80 
13-05 

12-20 

1215 

14-26 
14-05 

16-22 
15-36 

15-52 
13-75 
13-30 



13-40 
17-00 



25-60 
26-71 
26-87 
26-15 
2622 
26-45 
25-65 
25-65 
2606 

24-70 

26-10 

2625 
25-00 

27-72 
24-76 

26-07 
25-96 
24-60 



24-60 
27-96 



24-4 
28-8 
24-4 



22-8 
21-1 
22-2 



17-6 
17-7 
17-6 



206 
20-1 



16-2 
19-4 
160 



Bei der zweiten Versuchsreihe Violette's wurden die 
gewogenen, bei 160" C getrockneten HolzstUckchen in Glasröhren 
eingeschmolzen und in überhitztem Dampfe drei Stunden lang auf 
konstanter Temperatur erhalten. Diese Untersuchungen ergaben 
nachfolgende Resultate : 



sasiGoOi^le 



n 

"o 


a 
n 


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1 
S 

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II 

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3 

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g 



D.qil.zMBlG001^le 



224 Holikohle. 

Die dritte Versuchsreihe mit Kohlen aua verschiedenen Holz- 
arten ergab, daß diese — namentlich die zur Pulverfabrikation 
verwendeten Kohlen — sehr variable Zusammensetzung besitzen. 
So erhielt Violette im Innern des Apparates Kohlen mit Sö^/o, 
an den Wänden Bolche mit 70% Kohlenstoff. 

Bei der vierten Versuchsreihe wurden 72 verschiedene Holz- 
arten zwei Stunden lang in Dampf von 150'' G getrocknet und 
hierauf drei Stunden lang in einem Dampfstrom von 300" C verkohlt. 

Hiebe! ergaben sich die folgenden Versuchsresuitate : 



HoUart, bei 150° C ge- 
trocknet. Die Verkobloug 
erfolgt bei 300' C 



Holzsrt, bei IGO* C ge- 
trocknet. Die YerkoliliiDg 
erfolgt bei 300° C 



EorkhoU 

Ebenholz . ... 

AtlMluila 

Weide, gefunlt . . . , 
Holz &DB RercDlanum, 
WelceuBtroh 

Eibenbatim . . , " . 

Mahagoni 

Bnchatefaenholz . . . . 

Eisenholz 

Wacholder .... 

Gaajae 

Moorkiefer. . . 
Pappel (Butter) . . 
, (Wurzel) . . 

PBhre 

Schwamm (Weiden). . 

EUebeerbanm . . . . 
VogeUdrachbaom . . . 

Palmbanm 

Thaja, kanadleche . 
Hanfsten^ .... 
Waldrebe 

Eokosbaamliolz. . . 
Banm wolle, katdierte 
BollDaderatraaeh . . 
Fimiabaam .... 
Boaenstock, wilder . 

Geifiblatt 

Spindelbanm . . . 

Weinstock 

Kastanienbanm . . 
Bohnenbaum .... 



JohamiiBbeerBtrancb . 
MiBpelbanm .... 
Eiracbatraach , . . 
Zitterpappel . . . . 
BlaseiiBtranch . . . 

Efeu 

WeiBdom 

Platane 

Apfelbanm. . . . . 

Ulme 

Hagebuche . . 

Erle 

Beiberitaenstraach . 
Stecfaginater .... 

Birke 

Pflaamenbanm . . . 
Ädamsfeigenbaum . 

Waide 

Faulbaum 

Akazie, falsche. . . 
Hartriegel, roter . 
Ginster ...... 

Esche 

Quittenbaum, wilder 
Hasel Staude . . . . 
Vogelkirschbaum 
Stechpalme . . . 

Hartriegel 

Schneebällen . . . 
Bimbaam 

Flieder, BpanischeT . 

Bigonie 

Pappel 

Boßkaslanie . . . . 



Aus den Violette' sehen Versuchen lassen sich folgende Schlüsse 
ziehen : 



^aovGoOt^lc 



1. Die Verkohlung des Holzes liefert um so weniger Eohle, bei 
je höherer Temperatur sie erfolgt. Die Ausbeute an Eohlen beträgt 
beispielsweise bei derselben Holzart : 

Bei 250" C 50 Gewichtsprozent 

„ 300% 33 

, 400\ 20 

„ 1600% .... bis 15 „ 

2. Wird Holz bei derselben Temperatur verkohlt, so ist die 
KoMenausbeute der Dauer der Verkohlung proportional; sie ist bei 
langsamer Verkohlung doppelt so groß ah bei rascher, 

3. Der Kohlenstoffgehalt der Holzkohle ist der Verkohlungs- 
temperatur proportional ; die Kohle enthält nämlich beispielsweise : 

Bei 250" G 65"/„ Kohlenstoff 

„ 300% 73"/o 

„ 400% 80% „ 

.bis zu 1500% 96% , 

4. Bei der Verkoblung in vollkommen geschlossenen Geißen 
vergast nur wenig Kohlenstoff, indem derselbe zum größten Teile 
in fester Form in der Kohle zurückgehalten wird. Es ist dies eine 
Folge des gesteigerten Druckes. Daher wächst die Kohlenaus- 
beute gegenüber der gewöhnlichen Verkohlung in Meilern beträchtlich, 

5. Die Verkohlung des Holzes in vollkommen geschlossenen 
GJefäßen liefert bei 280" C eine Ausbeute von 80% roter Kohle, 
während man selbst bei Anwendung von überhitztem Dampfe nur 
40%, im Zylinder nur etwa 15% erhält. Dies rührt von der Druck- 
steigerung in vollkommen geschlossenen Gefäßen her, welche nach 
den bekannten Gesetzen eine Verschiebung des Gleichgewichtes 
nach der ßichtung des kleineren Volums hin bewirkt. 

6. Bei 300" bis 400" C schmilzt das Holz in vollkommen ver- 
schlossenen Gefäßen gänzlich und es resultiert eine schwarze, 
glänzende, der erhitzten Pechkohle ähnliche Masse, der jede or- 
ganische Textur fehlt. 

7. In Zylindern oder eisernen Töpfen dargestellte Kohlen sind 
sehr ungleichmäßig zusammengesetzt — sie zeigen einen Kohlen- 
ßtoffgehalt von 70 bis 847o — i während man bei Anwendung von 
überhitzten Dämpfen, je nach der gewählten Temperatur, Kohlen 
von beliebiger Zusammenaetzung herstellen kann. 

Die Rotkohle, welche in der Schießpulverfabrikation An- 
wendung findet, ist nur halb verkohltes Holz. Sie besitzt eine rot- 
braune bis braunschwarze Farbe, brennt mit langer, leuchtender 
Flamme und enthält dementsprechend weniger Kohlenstoff und 
mehr Wasserstoff als die eigentliche Holzkohle {Sehwarzkohle). 

JOptnsr, Gbem. TsohDologle d. Eoerglen. I, 16 



^aovGoOt^lc 



226 Holzkohle. 

Gate Holzkohle besitzt eine schwarze Farbe mit schwachem 
stahlblauen Glänze. Sie hat deutliche Holzstruktur, einen scharf- 
kantigen, muscheligen Bruch, geringes spezifisches Gewicht (017 
bis 0'24), ist ziemlich fest, entzündet sich leicht und brennt mit 

äußeret kurzer, blauer, rauchloser Flamme, 

Beim Liegen an der Luft nimmt die Holzkohle durchschnittlich 
Win Wasser auf; direkt mit Wasser befeuchtet, saugt sie so viel 
1 ein, daß sich ihr Gewicht verdoppelt. 

Gewicht der Holzkohlen {nach Petraschek): 



Holzkohle 


Ein Hektoliter 
wiegt kci 


von weichem Holz, im Mittel 
„ hartem „ „ „ 
, weichem und hartem Holz, gemengt 


17 
24 
21 



Die Raumverminderung, welche Holzkohle infolge des Zu- 
sammenbrechens und Abwetzens bei der Verfrachtung und beim 
Abstürzen erleidet, heißt Kohleneinrieb, Derselbe beträgt nach 
W e B B e 1 y etwa : 



ta'/o 




Schlittenfnhr 


Sänmnng' 


Grenien 


Mittel 


Grenican 


Mittel 


Grenien 


Mittel 




8—8 


5'/, 


3-6 


5 


4—8 


6 


&. der BeecbsEFenlieit 


1V.-8V, 


3V, 




2V, 




2'l. 


3. du Wege« und der 


1-8 


3 


1-2-/. 


1*/. 


1V.-8V! 


1'/. 




1-2 


IV, 


1-1'/. 


IV. 


1-1'/, 


IV. 


Zweite Ta^reise nach 














ToraiwgBffangener Ober- 
















~ 


" 


~ 


~ 


3-1 


3V, 



Der Einrieb infolge des bloßen Abstürzens in den Kohlen- 
barren*) beträgt 4 — 5, im Mittel 4V»Vo* 

Nach SauBBure absorbiert ein Yolum Buchsbaumkohle fol- 
gende Gasmengen: 

Ammoniak 90 Volum 

ChlorwasserstofTsäure 85 
Schweflige Säure . . 66 
Schwefelwasserstoff . 56 

Stickoxyd 40 

Ölbildendes Gas . . 35 

Nach Stenhouse absorbieren 0'59 y verschiedene Kohlen- 
sorten die nachfolgend mitgeteilte Anzahl Kubikzentimeter ver- 
schiedener Gase : 

*) Eohlenmagv^in. 



Kohlensäure . . 


36 1 


Kohlenoxyd . . 


9-42 


Sauerstoff . . . 


9-25 


Stickstoff . . . 


7-50 


Methan .... 


500 


Wasserstoff . . . 


1-75 



sasiGoOi^le 



Ga», 


HolzkoUe 


Torfkohle 


HerkoUol 


Ammoniak . . . 


98-6 


960 


43-6 


CMorwasBsistoff. . 


450 


600 




Schwetelwa8ser«toff 


300 


28-5 


9-0 


Kohlensaure . . . 


140 


100 


60 


Sauerstoff. . . . 


0-8 


0-6 


0-5 


Schweflige Säure . 


32-6 


27-5 


17-6 



Die Entzündangstemperatur der Holzkohle hängt von 
der Verkohlungstemperatur ab. So fand Violette: 



Vertohlungstemperatur 


Entzündungstemperatur 


300° C 
260—280° C 
290—360° C 

432° C 

1000—1600° C 

Schmelzpunkt des Platins 


360—380° C 
340-360° C 
360—370° C 

400° C 
600—800° 

1260° C 



Die Terschiedenen Holzverkohlungsarten lassen sich 
folgender Weise gruppieren : 



A. Waldkohl 
r e i oder Verkoh- 
limg unter beweg- 
licher Decke (mit 

veränderlichem 
Volum des Ver- 



5. Verkohlung 
in Apparaten 
mit konstan- 
tem Volumdes 
Verkohlungs- 
raumes: 



a) Ohne Ge-fa) InGruben; 
winnungvon/ß)in Meilern 
Nebenpro-l . fl. stehenden Meili 

d u k t e n : 12. liegenden _ 



pro- 



Ä)MitG 
nung 
Neben 

dukt. 

i) Meiler- 
Öfen (die Wär- 
mezufuhr 
folgt im Innern 

des Verko- 
kungsraumes): 



Ä) Verkoh- 
lung mit 

Wärmezu- 
fuhr von 
außen. 



tt) In Gruben (Teerschweh- 

1 e r e i) ; 
ß) in Meilern. 

a) Die zur Verkohlung nötigeWärme 
wird durch teilweise Verbrennung 
des zu verkohlenden Holzes (wie 
bei denMeilern) geliefert: Meiler- 
öfen mit Luftzutritt ins 

Innere; 
ß) die zur Verkohlung nötigeWärme 
wird durch sauerstoffreie Verbren- 
nungsgase geliefert: Meileröfen 
raitZutritt sauerstofffreier 

Feuergase ins Innere; 
t) die Heizung erfolgt mit Über- 
hitztem Wasserdampfe, 



^aovGoOt^lc 



A. Waldköhlerei. 

a) Waldfcöhlerei ohne Gewinnung von Neben- 
produkten. 

ci) Grubenköhlerei. 

Die Verkohlung erfolgt in etwa 1 m tiefen, oben 2 m, unten 
weniger breiten Gruben. Man heizt mit etwas Eeisigholz an, 
schichtet dann Holz auf und deckt mit Rasen und Erde. Die Kohle 
ist leicht und ungleich gebrannt. 

ß) Yerkohlung in stehenden Meilern. 

Diese Meiler haben im allgemeinen die Form eines Paraboloides 
und ihr Rauminhalt berechnet sich nach der Formel: 
d»n h d^hTc 



oder, da beim fertigen Meiler der Umfang leichter zu messen ist, 
als der Durchmesser, nach der Formel : 

u* w h u*h u*h 

"i^" T' "2 ~ ~8ir ~ 2^31 

Da jedoch in Wirklichkeit die Meiler der Gestalt des Parabo- 
loides nicht ganz entsprechen (sie sind oben meistens etwas 
schmäler und spitzer), zieht man von dem so berechneten Volum 
noch 4 bis G**lg ab. 

Für die Meilerverkohlnng werden besonders folgende Holzarten 
verwendet, von Nadelhölzern: Kiefer, Tanne, Fichte und Lärche; 
von Laubhölzern: Eiche, Rotbuche, Weißbuche, Esche, Ulme, 
Erle und Birke. Nach Scheerer kann man das günstigste Alter 
der Bäume zum Zwecke der Yerkohlung wie folgt begrenzen : 

Alter, in welchem die Fallnog 

bereita geschehen kann: 

80 bis 100 Jahre 





Alter der Tollkommen- 




Bten Entwicklang: 


Kiefa 


l-y) Jahre 


Fichte 


150 „ 


Tanne 


80 bis 100 , 


Lärche 


80 , 90 „ 


Eiche 


200 , 260 , 


Rotbuche 
WeiUbnche 


|l20 „ 140 „ 


Ulme 


80 , 


Erle 


— ^ 


Birke 


40 „ 



Am besten wird da« Holz im Winter ge 
ärmsten ist, also am leichtesten austrocknet. 



^aovGoOt^lc 



Für die Anlage von Meilern wählt man gewöhnlich möglichst 
windgeschiltzte Stellen and einen Boden, der weder zu trocken 
noch zu feucht ist, Ersterer wird rissig, wodurch der Luftzutritt 



^aovGoOt^lc 



230 HolEkoUe. 

zum Meiler wächst ; letzterer liefert Wasaerdampf, der sich beim 
Paseieren der glühenden Eohle in Wasserstoff und Kohlensäure 
umsetzt ; in beiden Fällen steigern sich also die Eohlenverluste. 
Die vorher geebnete respektive mit einer kleinen Senkung gegen 
die Mitte versehene Meilerstätte wird zweckmäßig noch mit einer 
Schicht Eohlenklein bedeckt. Nun wird in der Mitte dieser so vor- 
bereiteten Meilerstätte entweder nur ein einzelner, ziemlich starker, 
gerader Stamm, derQnaadel (bei slawischen Meilern, Fig. 32 
und 33), oder es werden drei lange gerade Stangen in einem 
gleichseitigen Dreiecke von etwa 20 cm Seitenlänge in den Boden 
gerammt, welche den Quandelschacht bilden (bei welschen 
Meilern, Fig. 34). Um den Quandel oder den Quandelschacht 
hemm schichtet man die Scheite, nnd zwar entweder aufrecht 
stehend, wie in Fig. 34, oder teilweise horizontal liegend. Manch- 
mal vereinigt man beide Aufstellungsarten wie in Fig. 33. Je nach 
der Größe des Meilers werden ein oder zwei Scheitescbichten, ja 
selbst mehr übereinander gestellt, jedoch die oberen Schichten 
immer weniger steil als die unmittelbar darunter liegenden (Richten 
des Meilers), Die beim radialen Schlichten der Scheite unver- 
meidlichen Hohlräume werden mit kleineren Scheiten oder Astholz 
ausgefilllt ; ebenso wird die oberste Scheiterlage noch mit kleineren 
Scheiten, Astholz, etc. bedeckt, um dem Meiler oben eine runde 
Gestalt zu geben. Diese Decke nennt man Haube. Bei Meilern 
mit Quandelschacht werden die Scheite stets aufrecht gestellt, und 
nur die Haube besteht aus horizontalliegenden Scheiten. Bei 
diesen Meilern dient der Quandelschacht auch gleichzeitig zur Ent- 
zündung derselben, während bei Meilern mit Quandelpfahl im 
unteren Teile desselben an der einen Seite ein Kanal (siehe Fig. 32) 
frei gelassen wird, der bis zum Quandel reicht. Die Außenfläche des 
Meilers wird mit dünnem Astholz gleichmäßig „abgeachichtet", 
dann mit dem „Bauchmantel" aus Laub, Nadeln oder Rasen und 
schließlich mit dem „Erdmantel" aus EIrde, Sand oder EohllÖsche 
bekleidet („Schwarzmachen"). Diese Decke reicht anfangs nicht 
bis zum Boden, sondern wird durch Querhölzer und Streben ge- 
halten (die „Rüstung, Fig. 32 C, D). 

Am Fuße des Quandelschachtes respektive Quandelp fahles 
wird ein „Zündkegel" aus Kienspänen, Bränden und klein ge- 
spaltenem Holze errichtet. 

Das Anzünden des Meilers erfolgt, indem man glühende Kohlen 
und kleines Holz durch den oben erwähnten Kanal oder durch den 
Quandelschacht zu dem Zündkegel bringt. Ist derselbe in Brand 
geraten, so füllt man den Schacht mit fein gespaltenem Holze und 
schließt ihn. Das Feuer breitet sich nun nach oben und seitwärts 



^aovGoOt^lc 



Holskohle. 231 

aus. Es verdampft das hygroskopische Wasser, kondensiert sich aber 
wieder an der Meileroberfläche and befeuchtet dieselbe : der Meiler 
schwitzt. Dann entweichen sauere Dämpfe, später breimbare Gase 
.□nterhalb des Meilermantels, und wo sich dieselben mit Luft mischen 
könnoa, explodieren sie und werfen dabei teilweiae die Decke oder 
ganze Partien des Meilers ab (der Meiler wirft, stoßt oder 
schlägt). Derartige Beschädigungen des Meilers müssen augen- 
blicklich ausgebessert werden. 

Diese erste Periode der Eohlung dauert X8 bis 24 Standen. 

Inzwischen ist die Quandelzone aasgebrannt and die hiedarch 
entstandenen Hohlräume werden nach Zusammenstoßen des Feuers 
mit gespaltenen Holzstücken wieder ausgefüllt und das wird so 
lange wiederholt bis die Periode des Schwitzens vorüber ist. Nun 
wild auch der Meilerfuß bedeckt. Nach und nach zieht man das 
Feuer von oben immer mehr and mehr nach unten, indem man in 
die Meilerdecke Öffnungen („Bäume") sticht. Diese Operation heißt 
„Treiben" des Meilers. Die oberen Räume werden geschlossen, 
vrenn aus denselben blauer Bauch aastritt, die unteren jedoch erst 
dann, wenn die Flamme aus ihnen herausschlägt. 

Nun folgt das Ziehen der Kohlen, indem man dieselben 
von der Seite aus teilweise bloßlegt, wobei die heißen noch glühen- 
den Kohlen mit Wasser abgelöscht und dann aus dem Meiler 
entfernt werden. 

Die im Meiler gewonnene Kohle wird wie folgt sortiert : 

1. Stück-, Grob-, Lese- oder Ziehkohlen, die größten 
oder dichtesten Stücke, noch in Form der angewendeten Holzscheite, 

2. Schmiede- oder Mittelkohlen, dichte, aber nur faust- 
große Stücke, 

3. Kleinkohlen aus Astholz, 

4. Quandelkohlen, kleine, undichte Stücke aus der Nähe 
des Quandels, 

5. Kohlenklein, Kohlenlösche, Lösche oder Kläre, 
kleine Stücke oder Staub und 

6. Brände, das sind unvollständig verkohlte Stücke vom 
Bande oder Boden des Meilers. 

Die ganze Brenndauer eines Meilers beträgt je nach seiner 
Größe (120 bis 300 m=} 15 bis 20 Tage. 

In Neuberg, Steiermark, sind sehr große (vielleicht die größten) 
Meiler im Betriebe. Man baut dieselben heute mit einem Inhalte 
von 400 bis 430 Raummeter Holz, während früher auch solche von 
500 Baummeter Inhalt erbaut wurden, wovon man jedoch wegen 
der schwierigen Leitung des Brandes wieder abging. Man verkohlt 
sowohl Fichten- als Botbuchenholz, jedoch in eigenen Meilern. 



^aovGoOt^lc 



Hol^ohle. 



Fest'ineter hartes 



560 kg 

400 „ 

900 „ 

700 „ 

580 „ 

800 „ 

600 „ 

400 „ 

23 „ 

14 « 
line Höhe von 



Folgende Daten über den Neuberger Meilerbetrieb dürften nicht 
uninteressant sein : 
Es wiegt: 

Raummeter hartes Holz, halbtroeken . 
weiches „ „ 

stockgrün, 
halbtrocken . 
ganz trocken , 
stockgrün . 
halbtrocken . 
ganz trocken 

L hl harte Kohle 

weiche „ 

Die Meiler haben einen Durchmesser von 14 m, ( 
47 f», einen Inhalt von 400 Raummetern Holz, 

Sie sind aus fünf „Stößen" (Schichten oder Lagen) aufrecht 
stehender Scheite von 1 m Höhe erbaut, und der Meilerboden wird 
von 7 konzentrischen Ringen aus Scheiten („Lagen") gebildet, 
so daß oben der Meilerhalbmesser 7 *» beträgt. 
Das Ausbringen von einem Meiler beträgt: 
Stückkohle . . . 2000 hl \ .... ■, -a -i <a v ^ ^.^ 

Kleinkohlen ... 400 „ ) ^^^o ^^ ^""^^^ t"*""» ^°^"°' "^^"^ 

Kohllösche 1% „ „ 

Brände ......... l^/o n n 

Der Zeitaufwand beträgt : 

für die Errichtung eines Meilers 4 Tage, 

zum Anzünden des Meilers 7s Stunde, 

der Brand des Meilers (je nachdem er auf trockenem 

oder auf sumpfigem Boden errichtet ist) ... 18 bis 28 Tage, 
das „Stören" des Meilers (Ausziehen der Kohle) ... 4 „ 
Hiebei sind an Ärbeitechichten erforderlich: 

Zum Einsetzen 4 Tage ä 10 Mann = 40 Schichten, 

„ Bedecken des Meilers mit Abfällen 1 Tag 

ä 2 Mann = 2 „ 

„ Holzspalt«n und Verkleiden des Meilers .... 2 „ 
„ Schwarzmachen 1 Tag k 12 Mann = .... 12 „ 
„ Niederbrennen durchschnittlich (da per Tag 

1 Mann pro Meiler genügt) 8 „ 

„ Stören des Meilers, 4 Tage ä 8 Mann = ... 32 „ 

Zur Bestellung des Meilerplatzes 2 „ 

Für Nachtwachen (da ja stets mehrere Meiler im 

Brande sind) pro Meiler 2 „ 

Summe , . . 100 Schichten 



^aovGoOt^lc 



Die ZusammenBetzung der Meilergase (in Volampr'ozent) ist u 
Ebelmen in den verBcIiiedenen Perioden folgende: 





Zeil der Auf- 






Nr. 


Oasee nach 
dem Anitek- 


Onses 


VoJonipMisent 












ken des 




CO, 


CO 


H, 


Ni 




Meilers 












1 


48 Stunden 




26-57 


8-68 


9-13 


66-62 


2 


'2 , 


„ „ undurchsichtig . . 


26-68 


9-25 


10-97 


53-40 


3 


96 , 


„ „ durchsichtig . . . 


27-23 


7-67 


11-64 


53-46 


4 


66 , 


23-51 


5-00 


4-89 


66-60 


5 


'1 » 


beinahe „ ... 


23-28 


6-88 


13-53 


67-31 


6 


95 , 


bläulich u. fast durchsichtig 


23-08 


6-04 


14-11 


55-77 



Die Temperatur der aas dem Meiler entweichenden Gase war 
dicht anter der Meilerdecke 230 bis 260° C. Ein Liter derselben ent- 
hielt an kondensierbaren Zersetzungsprodakten (Wasser, Teer, etc.): 

A. weiß and undurchsichtig 0'987 g 

S. von ähnlicher Beschaffenheit .... 1'068 „ 
C. bläulich und fast durchsichtig .... 0'&31 „ 
y) Verkohlung in liegenden Meilern. 



Fig. 35. 

Die liegenden Meiler oder Haufen sind nicht rund, sondern 
lan^^streckt. Sie haben meist eine Länge von 9V3 bis I273 »« 
bei einer Breite von 2 bis 3 m (Fig. 35). Sie sind von Pflöcken, 
die mit Latten oder Flechtwerk verbunden sind, bekränzt. In den- 
selben sind die Holzstücke senkrecht zur Längenachse des Meilers 
aufgeschichtet. Die Zwischenräume werden mit Kleinholz ausgefüllt. 
Vorn sind dieselben etwa 0^6 m hoch, nach hinten zu werden sie 
immer höher, so daß die obere Begrenzungsfläche unter 16" bis 20* 
gegen den Horizont geneigt ist. Man entzündet sie an der Vorder- 



V. 



^/^\ H l-t A S^.. 

'" ^"f AGooqIc 

UNIVEtVSITY B " 

^c., ,;:;... ^y 



234 Holikohle. 

Seite Dnd läßt das Feuer langsam der Länge des Haufene nach 
fortschreiten. 

b) Waldköhlerei mit Gewinnung von Nebenpro- 
dukten. 

Will man bei der Waldköhlerei auch Nebenprodukte gewincen, 
so muß man etwas anders verfahren. 

a) Bei der Grubenköhlerei (Teerschwehlerei) versenkt 
man einfach in der Mitte der Grubensohle ein mit einem ßost 
bedecktes Gefäß, in dem sich der Teer sammelt. 



Fig. S6. 

ß) Bei der Meilerverkohlung werden, wenn es sich um 
Gewinnung von Holzessig handelt, in die Meilerdecke Köhren ein- 
gesetzt, die zu den Kondensationskammern führen. Das geschieht 
jedoch, da die anfangs entweichenden Gase sehr viel Wasserdampf 
enthalten, erst 34 bis 36 Stunden nach Anzünden des Meilers. 

In Frankreich (bei Bordeaux) wird die Meilersohle konisch 
vertieft und mit Ziegeln ausgemauert. Vom tiefsten Punkte der 
Sohle führt ein Kanal zu einem Teerbehälter (Fig. 36). Man ge- 
winnt so aus harzreichem Holz neben kleiner, aber guter Kohle 
bis 20% Teer. In Kußland (Wolhynien und Podolien) ist der Teer- 
behälter unmittelbar unter der Mitte der konischen Meilersohie 
angebracht. 

B. Verkohlung des Holzes in Apparaten mit kon- 
stantem Volum des Verkohlungsraumes. 

a) Meileröfen, 

a) Die Verkohlung erfolgt durch teilweise Ver- 
brennung des Holzes, also bei Luftzutritt ins Innere 
des Meilerofens. 



^aovGoOt^lc 



Holzkohle. 235 

Als Beispiel möge der runde Meilerofen (Fig. 37) dienen. 
Die Sohle des gemauerten, kupp eiförmigen Ofens bildet den Rost, 
durch welche der Luftzutritt erfolgt. Letzterer kann mittels der 
Aschentür reguliert werden. Das Holz wird anfangs durch die 
Arheitstär, später durch die obere Füllöffnung eingeschichtet. Gleich 
nach dem ÄnzQnden wird die Arbeitstür vermauert, und sobald 

FOUnfbnng 



Fig. 37. 
neben Wasserdämpfen auch Teer, etc. entweicht, wird auch die 
obere Füllöffnung geschlossen, so daß nur die entweichenden Gase 
durch das seitlich in die Decke eingesetzte Rohr zu den Konden- 

DrDr-ia 




D.qit.zeaOvGoOt^lc 



sationsgefaßen gelangen. Ist der Ofen entsprechend gebeizt, so wird 
aucli die Aschentür geschlossen. Nach Yollendung der Verkohlung 
und Abkühlung des Ofens wird die Kohle durch die Arheitsöffnung 



m 



ß) Die Verkohlung erfolgtin Meileröfen, in deren 
Inneres sauerstoffreie Feuergase treten. 

Ein derartiger Ofen wurde von Grill im 
Eisenwerte von Dalfors in Schweden erbaut 
(Fig. 38 und 39). 
Er ist rechteckig 
und bat an den 
beiden kurzen 
Seiten Eintrags- 
öffnungen. Die 

Verbrennungs- 
gase steigen von 
einer unter dem 
Ofen angebrach- 
ten Feuerung ver- 
tikal in der Mitte 
des Ofens auf und 
strömen durch 
Fig. 39. Seitenzüge nach 

vier Seiten aus. 
Die flüchtigen Destillationsprodukte entweichen durch zwei in 
entgegengesetzten Ecken angeordnete Kanäle und daranschliefiende 
eiserne Röhren zu einem Teersammeitrog, ober welchem Schornsteine 
angeordnet sind. Nach genügendem Anheizen wird der Ofen rings 
abgeschlossen. Der Ofen wird mit 172'26 «t' Holz beschickt; 
37"58 m^ Holz wurden in der Feuerung zum Heizen verbraucht, 
147*31 m^ Holzkohle wurden ansgebracht. Die Löhne betrugen für 
1 «i» Holzkohle 30^^ Heller (25 Pfennige). 

Ähnlich ist der Schwartz'sche Ofen (Fig. 40, 41), bei dem 
jedoch durch Anbringung von zwei Feuerungen in der Mitte der 
Längsseite und zwei Abzügen in der Mitte der kurzen Seiten eine 
gleichmäßigere Erhitzung erzielt wird. Im übrigen ist die Konstruk- 
tion des Ofens aus der Zeichnung ersichtlich. 

f) Die Heizung erfolgt mit überhitztem Wasser- 
dampf (Fig. 42). 

Dieses, von Violette zur Erzeugung von Pulverkohle (Rot^ 
kohle) eingeführte Verfahren, liefert durchschnittlich SöVg"/!} ^t- 
kohle und gar keine Schwarzkohle, ist also dem älteren Verfahren, 
bei welchem man UlS^/o Rotkohle und ITSl'/o Schwarzkohle, 



^aovGoOt^lc 



Hollkohle. 237 

a nur 31'99% Ausbeute erhielt, weit Öberlegen. Fig. 42 
gibt den Längsschnitt des Apparates. Aus einem Dampfkessel strömt 
der Dampf durch das im Innern des Ofens spiralförmig gewundene 
Rohr von Schmiedeisen. Hier wird der Dampf vermittels der 
Feuerung und des beiderseits geschlossenen Rohres (Überhitzer), 



Fig. 40. 




Fig. 41. 
Scbwartz'Ecber HolzTerkoblaogsofea. 

welches möglichst gleichförmige Wärmeübertragung auf alle Teile 
des Rohres bewirken soll, überhitzt. Die Feuergase umspülen die Re- 
torte und entweichen endlich in die Esse. Der überhitzte Dampf tritt 
aus dem Schlangenrohre in den eisenbleehernen Zylinder (Retorte), 
der vorn mittels eines schmiedeisernen Deckels verschlossen ist, 
und von da in den inneren, mit dem zu verkohlenden Holze ge- 
fällten Zylinder (ebenfalls aus Eisenblech). Dampf und Destillations- 
produkte entweichen durch ein Rohr ins Freie, oder sie gelangen 
noch in passend eingerichtete Kondenaationsapparate, Der Ofen ist 
der Retortenmündung entsprechend durch eine doppelte Arbeitstür 
geschlossen. Der Dampfeinströmungs-Öffnung gegenüber liegt eine 
Stoßplatte, durch welche der Dampf gleichmäßig verteilt wird. 



^aovGoOt^lc 



Holikohla. 



b) Verkohlang mit Wärmezufuhr toq aaßen. 

Die VerkohlQDg erfolgt in Retorten oder größeren zylindri- 
schen Kesseln, den sogenannten „Thermokesseln". Die in 
Bußland üblichen Thermokessel sind vertikal eingemauerte, zylin- 



Pig. 42. 

driscbe Kessel aus Eisenblech von etwa 8 m' Inhalt, welche mittels 
einer eigenen Feuerung an den vertikalen Kesselwänden erhitzt 
werden. Um das Holz schnell auf 100" vorzuwärmen, leitet man 
am Boden des Kessels Dampf ein. Der im Kessel sich ansammelnde 
Teer läuft durch ein am 
Boden desselben angebrachtes 
ßohr in eine Sammeltonne, 
während die Teer- und son- 
stigen Dämpfe durch ein am 
oberen Ende des Kessels an- 
geordnetes Bohr in ein Kon- 
densationsgefaß gelangen, von 
welchem der hier konden- 
sierte Teer ebenfalls in die 
schon erwähnte Tonne ab- 
. läuft. Die Destillationspro- 
dukte passieren ein Kiihl- 
rohr, während die brennbaren 
Gase zurück zum Feuer ge- 
Hg. 43. leitet werden. 



^aovGoOt^lc 



Fig. 43 ze^ den Vertikalschnitt durch einen &anzösiechen 
Ofen mit stehender Betorte. 

Ks kommen jedoch Holzverkohlnngsapparate sowohl mit ver- 
tikalen als mit horizontalen nnd mit schiefliegenden 
Retorten vor. 

Heute kommen die Meileröfen nur mehr für ganz bestimmte 
Zwecke zur Anwendung, z. B. zur Verkohlung von Kiefernstock- 
holz, wo die Gewinnung des wertvollen schwedischen Teeres und des 

Fig. *4. Fig. 46. 



Fig. 45. Fig. 47. 

(Nach Zettecltf. f. Mgew. Chemie, 1900, p. 169.) 

Kienöles gestattet, auf jene von Methylalkohol und essigsaurem Kalk 
zu verzichten. Um Verluste an Holzgeist, die durch die Durch- 
lässigkeit des Mauerwerkes bedingt sind, zu vermeiden, hat man das 
Mauerwerk durch Eisenkonstruktionen ersetzt. Die modernen Meiler- 
öfen sind eiserne Behälter, die von Heizröhren durchzogen sind, 
um das Retorteninnere genügend zu erwärmen, während die Außen- 
wände durch Feuerzüge erhitzt werden. 

Einen derartigen modernen Meiler-Eetorten-Ofen zeigen 
die Figuren 44 bis 47. In der Feuerung ist der Rost e (Fig. 46) und 



^aovGoOt^lc 



240 HoUkoUe. 

das Glewölbe dd (Fig. 44) ersichtlich. Durch das Gewölbe treten 
die Feuergase iadie Röhren f,, während ein anderer Teil der Fener- 
gase neben dem Gewölbe nach aufwärts strömt und dann in die 
Bohren e( eintritt. Alle diese vertikalen Röhren durchsetzen daa 
Innere der Meilerretorte, Zur Entleerung der letzteren dienen die 
Türen bb. 




(ITaoh Zeitachrift f. angew. Chemie, 
1900, p, 169.) 



Andere ähnliche Ofen mit liegenden Retorten zeigen die Figuren 
48 bis 52. 

Eine ähnliche moderne Holzverkohlangsanlage mit stehenden 
Retorten geben die Figuren 53 bis 56. Die Retorten a können mittels 
eines Laufkranes g ans dem Ofen ausgehoben und zur Füllung 
beziehungsweise Entleerung an einen geeigneten Ort gebracht werden. 
Fig. 57 zeigt einen Retortenofen, der so eingerichtet ist, daß die 
Retorten im Ofen verbleiben. Sie werden in geeignete Wägen ent- 
leert, die man unter dieselben führen kann. 



^aovGoOt^lc 



- HoUkohle. 24t 

Die Zukunft der Holzverkohlung liegt übrigens in der Anwen- 
dung rotierender Betörten. 

In welchem Maße sich die Holzverkohlung in den letzten 
Jahrzehnten entwickelte, zeigen folgende auf Österreich-Üngam be- 
zügliche Zahlen. 




Fig. 66, 
(Nach Zeitschr. f. angew. Chemie, 1900, p. 169.) 

Vor etwa 30 Jahren betrug die Gesamtmenge des am Wege 
der trockenen Destillation verkohlten Holzes in Österreich-Ungarn 
etwa 10.000 Raummeter ; in den Ächtzigerjahren war sie bereits auf 
120.000 Raummeter gestiegen, und heute hat sie bereits . 350,000 
bis 400.000 Raummeter erreicht. ' 

JHptnST, ChBin. TecbDologie d. Energien, I. IS 



^aovGoOt^lc 



243 ToitkoUeo, Koke nud Briketts. 

Diese Industrie ist für das Gedeilien der Forstwirtschaft von 
hervorragendster Bedeutung geworden, weil erst durch sie die 
rationelle Nutzbarmachung ausgedehnter Waldgebiete ermöglicht 
■wurde. Diea zeigt sich auch am wachsenden Export von harten 
Nutzhölzern, der hauptsächlich durch die rationelle Verwertung der 

Fig. &6. 




Fig. 64. Fig. 67. 

(Nach Zeitichi. f. artgev. Cbemie, 1900, p. 1&9.) 

Äbfallhölzer bedingt ist. So betrug der Österreichisch-ungarische Ex- 
port an harten Nutzhölzern: 

1896 6,399.120 K = 5,332.600 Mk. 

1897 7,631.530 „ = 6,359.608 „ 

1898 10,152.388 „ = 8,460.333 _ 



XVI. Kapitel. 

Torfkohlen, Koke nnd Briketts* 

Ebenso wie beim Holz liefert die trockene Destillation von 
Torf, Braunkohle oder Steinkohle gleichfalls: 1. Gase, 2. Teer, 
3. Teerwasser und 4. einen festen kohligen Bückstand, der je nach 
dem verwendeten Rohmaterial als Torfkohle oder als Ecke 
bezeichnet wird. 

Um ein Bild vom Verlaufe der trockenen Destillation zu geben, 
wollen wir für die beiden extremen Fälle (Torf und Steinkohle) 
Schemen geben: 



^aovGoOt^lc 



Torfbohlen, Koke nnd Briketts. 



Schema der trockenen Destillation des Torfes 

(nach H. Vohl). 
100 Teile eines Torfes von einem Hochmoor im Kanton Zürich 
ergaben bei der trockenen Destillation: 

{schwere Kohlenwasserstoffe, C H^ 
Methan, CH, 
Wasserstoff, H, 
Kohlenoxyd, CO 
{Turfol von 0-820 spez. Gewicht 
schweres Öl (Schmieröl) von 0'855 spez. Gew. 
Paraffin 

Ammoniak 

Methylamin 

Picolin 

Lutidin 

Anilin 

Cäspidin 

25-000 Teile was- ^^ 

seriges Destillat p*„ 



Propionsäure 
Butte rsäure 
Valeriansäure 
Phenol 
Wasser 
25.000 Teile Torfkohle 
100.000 

Schema der trockenen Destillation der Steinkohle 
(nach R. Wagner). 

100 Teile Gaskohle von nachfolgender Zusammensetzung: 

Kohlenstoff 78-0*/o 

Disponibler Wasserstoff 407o 

Stickstoff l-57o 

Schwefel . O-S^/o 

Wasser, chemisch gebunden .... Ö'T^/n 

„ hygroskopisch 50% 

Asche , . ■ 5-0% 



ergaben bei der trockenen Destillation: 



10007o 



^aovGoOt^lc 



244 TorfkoMen, K<Ae tmd Bilketti. 

(Kohlenstoff (wasserstoff- 
und sauerstoffhaltig) 90— 967o 
X. ,v «« .» x="- "«--. . Schwefeleisen (Fe, Sg) 

u. erdige Bestandtei le 10—5 "/p 

l lOOVo 

2. Teerwasser {Ammoniakwasser) enthaltend: 

I Wasser 
Kohlensaares Ammon : 
2{NHJ,C08 + COs 
Schwefelammonium (NH^)j S 

„^ ,_ . L n (NH.C1 

ß) akzessorische Be-I «tt qjt 

fltandteile: 1 Nh|'.CNS 

3. Teer, enthaltend: 

a) f 1 il s s i g e K o h 1 e n- ( Benzol, Telaol, Xylol, Psendo- 

wasserstoffe; \ cumol, Cyanol, Propyl, Butyl, etc. 

..,„,, i Naphthalin.Aceiylnaphthalin.Fluo- 

ß) teste Kohl. nw»,»ep- ,^^ pj_ Anthraoen, Methyknthra- 

1 cen, Reten, Chrysen, Pyren, 

(Phenol, Kresol, Phlorol, Rosol- 
säure, Oxyphensänre, Kreosot, Py- 
i; ^auci o ..umiai 1,1^0 . ridin, Anilin, Picolin, Lntidin, 
Körper: j Colüdin, Leueolin, Iridolin, Cryp- 

I tidin, Acridin, Goridin, Rubidin, 
l Viridin. 

,^ . ,,,,.,, , „ f Anthracen, 

8) A»phaltbild.„de Be- b,^^;,^^^ 

»tandte.le: | g.^j|^ 

4. Leuchtgas: 

Ip I Acetylen, Äthylen, Pro- 

*^^- 1 pylen, Butylen. 

S Benzol, Styrolen, 
Dämpfe: P^Pi?f"'^«^*y'- 
I napatbalm, iiluoren 

l (?), Propyl, Butyl. 

n\ TT j « 3 n { Wasserstoff, 

ß) Verdünnende Be-I,,,, ' 

* d t ■ 1 ■ 1 ^®'''*"i 

l Kohlenoxyd. 

{Kohlensäure, Ammoniak, Cyan, 
Ehodan, Schwefelwasserstoff 
geschwefelte Kohlenwasserstoffe, 
Schwefelkohlenstoff, Stickstoff. 
Der Verlauf der trockenen Destillation, also die Menge und, 
Zusammensetzung der verschiedenen DestUIationsprodukte, wird aufier 



^aovGoOt^lc 



Torfkohlen, Koke nnd Briketts. 



245 



durch die Natur des zu verkohlenden rohen BtennstofFes noch durch 
andere Faktoren wesentlich beeinflußt. 

In erster Linie kommt da die Vergasungstemperatur 
in Betracht, deren Einfluß sich, ebenso wie beim Holz, den mehr- 
fach erwähnten Gleichgewichtsgesetzen unterordnet 

So hat L. T. Wright*) eine Kohle von nachfolgender Zu- 
sammensetzung bei verschiedenen Temperaturen der trockenen De- 
stillation unterzogen. 



Kohlenstoff 


76-717, 


Wasserstoff 


6-27% 


Schwefel . 


1-72«/. 


Stickstoff . 


1-727, 


Sauerstoff . 


11-597. 


Asche . . 


2-99«/. 



100-00"/o 
Erfolgte die Vergasung bei 800" C, so erhielt man aus 100 ft^ Kohle : 



100 hg Koble 
gaben 


'sr 


'»•x- 


B.h».-| 8a.k- B..«- 


s..™ 


LilM 




»-- 






Koke .... 


i7-.W 


1-24 


1-Oft 


lOfi 


1-28 


2-9(1 


B4-97 




Teer ... . 


tili 


IM« 


O'OSS 


OOB 


0-60 




7-28 


6-43 


Gaswasser . 


(H)K 


10« 


012 


0-22 


8-*) 





9-7« 


9-78 


Gas .... 


7-.Tti 


2-«f) 


Sp„r 


OjlB 


l-4ß 


_ 


12-2:-! 


21140-0 


InderReini- 


















gungsmasse 


0-22 


002 


0-39 


0-56 


0-66 


— 


1-20 


— 


Summe . . 


U-35 


6-63 


1-61 


1-71 


12-20 


296 


95-46 


— 



Hingegen lieferte die trockene Destillation von 100 kg Kohle 
bei 1100» C: 



100 kg KoUe 


Kohlm- 
itoir 


Wuier- 

itoff 


B.hw. 


.löfl- 


Biuer- 
.loff 


A.ch. 




UtM 


8i*m 
















KUOgT.mffl 


Koke .... 


i7-95 


0-70 


0-77 


0-47 


1-24 


2-97 


B4-in 


_ 


Teer .... 


4-78 


0-.1« 


0-06 


0-05 


1-18 


— 


6-47 


5-37 


Gaswasser . 


0-118 


106 


(M.H 


O-Sil 


8-.30 





9-78 


9-66 


Gas .... 


H-.W 


3-42 


Xpnr 


0-86 


9-m 


_ 


I.5-11 


31200-0 


InderReini- 


















gungsmasse 


0-38 


004 


0-74 


002 


0-93 


— 


211 


— 


Summe . . 


71-73 


5-61 


1-70 


1-61 


13-86 


2-97 


97-57 


- 



sasiGoOi^le 



24G Toifkohlen, Koke und BriketU. 

Ferner waren : 

bei 800' C bei 1100° C 

Ruß im Teer 15% 2b%—30''jo 

Spezifisches Gewicht des Gaswassera . . l'O 12 

Lichtstärke des Gases bei 150 / atünd- 

Uchem Verbrauche 18 Kerzen 15'3 Kerzen, 

Eine weitere Vergleichung der in beiden Fällen erhaltenen 
Produkte gestattet die folgende Zusammenstellung : 

100 ka Kohle geben : 

" bei 800° C bei 1100° C 

Koke 64-76 Lg 64-16 kg 

Teer 643 l 537 / 

Gaswasser 9-78 l 9-96 l 

Gas 2114 m» 31-20 m^ 

Mit steigender Temperatur wuchs die Gasausbeute (dem Vo- 
lumen nach), das spezifische Gewicht des Teeres und dessen RuO- 
gehalt, während der Gehalt des Teeres an Rohnaphtha und besonders 
an leichten Teerölen beträchtlich abnahm. 

Ebenso nimmt mit steigender Temperatur der Gehalt an Kreosot 
und Anthraeenöl ab, während der Pechgehalt bedeutend steigt. Der 
in anderer Form als Schwefelwasserstoff in den Gasen enthaltene 
Schwefel steigt mit Erhöhung der Temperatur bis aufs Dreifache. 
Die Ammoniakausbeute ist bei sehr niederer Temperatur gering, er- 
reicht hei mittlerer Temperatur ein Maximum, während hohe Tem- 
peraturen abermals eine Verringerung ergeben. 

Die Destillation verläuft auch im Anfang anders, als gegen 
das Ende zu. So erhält man in der Pariser Gasanstalt bei einer 
De still ationstemperatur von lOOO'' C : 

Destillationszeit ...0" l** 2^ 3** 4'' ö"" 6^ 

Gasvolum 17 30 27 20 6 

Leuchtkraft ä 105 / . l-l5c 0-90c 0-30c 010c 0-4c Oc 
C, G. Müller unterscheidet bei der Destillation der Stein- 
kohlen zwei Perioden: In der ersten, der eigentlichen De- 
stillationsperiode, entwickeln sich bei der verhältnismäßig 
niedrigen Temperatur von 500° bis 600® stark leuchtende Gase, 
Wasserdampf und Teer, wobei die Steinkohle sich aufbläht und 
Koke bildet. In der zweiten Periode, in welcher die Temperatur 
zur hellen Rotglut gesteigert wird, geben die Koke — eine Volums- 
verminderung erleidend — selbst neue Gase ab, deren Volumen 
beinahe ein Drittel des Gesamtgasvolums beträgt, welche übrigens 



^aovGoOt^lc 



To rfkoblen. Koke and Biiketta. 247 

nicht von Teer begleitet sind und nur mit schwach leuchtender 
Flamme brennen. Die Eoke, welche am Ende der ersten Periode 
zurückbleibt, ist keineswegs mit MineralstofTen verunreinigter Kohlen- 
&tofi, sondern wahrscheinlich ein Gemenge sehr fester Kohlenstoff- 
verbindungen, deren Zusammensetzung ungefähr dem Atom Ver- 
hältnisse CjjHjO entspricht. Dieser Stoff wird nun in der zweiten 
Periode unter Glühhitze weiter zersetzt. Aber seibat unter Weiß- 
gluhhitze gelingt die völlige Austreibung der letzten Reste von 
Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff nicht. 

Wenn grßßere Mengen Steinkohle in rotglühende Entgasungs- 
räume gebracht werden, finden beide Prozesse nebeneinander statt. 
Man würde sie beide, die Steinkohle nzersetzun" und die Kokezer- 
setzung, im großen von einander trennen können, wenn man doppelte 
Öfen derart einrichten würde, daß die einen nur auf 600" C er- 
hitzt würden und zur Austreibung des Teeres dienten, während die 
anderen in lebhafter Rotglut ständen, und die in ersteren gebildete 
Koke zu entgasen hätten. Eine solche Trennung könnte unter Um- 
ständen praktische Vorteile bieten. Die von Müller im kleinen 
ausgeführten Versuche bestätigen die zunächst bekannte Tatsache, 
daß sich in den Zersetzungprodukten der Steinkohle nur '/s des vor- 
handenen Stickstoffes in Gestalt von Ammoniakverbindungen vor- 
findet; sie ergaben aber außerdem das wichtige Resultat, daß die 
Hauptmenge des Ammoniaks nicht in der ersten Periode, zugleich 
mit dem Teer, sondern beim Beginne der Kokezersetzung auftritt. 

Es betrug beispielsweise das gewonnene Ammoniak bei der 

Probe in der 1. Periode in der 2, Periode 

1 0065 0-267 

2 0059 0144 

3 0-108 0-145 

4 0-120 0178 

5 0063 0183 

6 0-056 0-242 

Mittel . . . 00785 01931 

Welchen Einffuß die Natur des angewendeten Rohstoffes idi 
großen ganzen hat, haben die früher mitgeteilten Schemen gezeigt. 
Aber selbst bei Benützung verschiedener Sorten von Gaskohlen 
(Steinkohlen, die zur Gasbereitung dienen) zeigt sich noch der Ein- 
fluß der verschiedenen Zusammensetzung deutlich: 



^aovGoOt^lc 



Torftohlen, Koke nnd BriketU. 



Steinkobleu Ton 


Pub de Calais 


Easland 


ODmentry 


Blaaa; 


J 


HjO, hygroskop. 
Asche 


217 
904 


2-70 
7-06 


3-31 
7-21 


4-34 

8-8 


6-17 
10-73 


Sauerstoff . . . 
Wasserstoff. . . 
Kohlenstoff. . . 
: Stickstoff. . . . 


6-56 
606 

88-38 
1 


6-66 
6-36 
86-97 

1 


7-71 

6-40 

86-89 

1 


1010 

563 

83-37 

1 


1170 
6-64 
81-66 

1 


« Gas 

.^\ Teer 

ä 5 Ämmoniakwasser 

11 Koke 

Q g. Kohlenstaub . . 


1370 
3-90 
4-69 

71-48 
6-33 


16-08 
4-65 
6-57 

57-63 
7-07 


16-81 
5-08 
6-80 

64-90 
7-41 


16-95 
5-48 
8-61 

60-88 
8-08 


17 
5-69 
9-86 

68 
9-36 




Volum, m^ . . . 
Leochtkraft, Carcel 


30-13 
1310 


31-01 
112c 


30-64 
1040 


29-73 
102-1 c 


27-44 
101-80 


CO 

cA 


1-47 
668 
64-21 
34-37 
0-79 
2-48 


1-58 
7-17 
52-79 
34-43 
0-99 
3-02 


1-72 
8-21 
50-10 
3503 
0-96 
3-98 


2-79 
9-86 
46-45 
36-42 
1-04 
4-44 


3-13 
11-93 
42-26 
3714 
0-88 
4-76 



Sehr bemerkenswert ist der Einfluß mineralischer Stoffe, be- 
sonders von Kalk auf den Verlauf der trockenen Destillation der 
Kohlen, wie er aus den Untersuchungen Knoblauch' s hervorgeht. 
Derselbe verwendete eine Saarkohle, welcher je 2i/g> 5 und 107o 
gebrannter Kalk respektive b^j^ Kieselsäure innig beigemengt waren. 
Die wichtigsten Ergebnisse dieser Versuche sind in der folgenden 
Tabelle enthalten, welche die Unterschiede in der Ausbeate der 
Produkte auf 1000 hff Kohlen, aus den Gemischen berechnet, darstellt: 



1000 Ätp Koble geben: 



Kalkznsate 


Kioeel- 












ü"/. 




6% 


14-7 


SO-1 


353 


21-6 


16-8 


18-2 


17-5 


27-4 


e-2 








0-483 


0-60f 


0-9SE 


016 


2-03 


2-53 


3-88 


0-67 


142 


1'58 


1-81 


0-21 


0-93 


1-03 


1-19 


0-138 


21-3 


26-7 


40-9 


0-7 


59'7 


66-2 


76-2 


8-8 



Gas, m' mehr 

Koke, kg mehr 

Teer, kj/ weniger .... . . . . 

Ammoniak, kg mabi 

Sulfiit, kff mähr. 

SchnefelwaBseretoff, leg venigei . . . - 

Ammoniak | in % der J mehr 

SchwefelffasaeratofF j Aa»beute i neniger 



^aovGoOt^lc 



ToiftoUm, Kok« und Brikotts. 349 

Somit ändert sich die Quantität der DestillatioDsprodukt^ nidit 
proportional der Menge des Zusatzes; am meisten folgt noch die 
Gasaosbente der Znsatzmenge. Bei Kalkznsatz steigt die Difierens 
in der Ammoniakaasbeute nur sehr langsam, so daß bei einem be- 
stimmten Kalkznsatze ein Maximum in der Ammoniakausbeutn 
erreicbt wird nud selbst ein bedeutend größerer Zusats nur seht 
wenig Wirkung hat. Die Kieselsäure ist in Bezug auf Ammoniak 
und Schwefelwasserstoff insofern ohne Belang, als eine chemische 
Wirkung nicht stattfindet- die geringen Differenzen in den Mengten 
dieser Stoffe sind der verschiedenartigen Zersetzung der Kohle zu- 
zuschreiben. Da bei dem Zusätze die Zunahme an Koke bedeutender 
ist als die Abnahme an Teer und gleichzeitig ein größeres Gas- 
quantum gebildet wird, so muß der Kohlenstoffgehalt des Gases ver- 
ringert, also seine Leuchtkraft vermindert sein, und zwar um etwas 
mehr, als im Verhältnisse der Mebrausbeute an Gas. Für Kohlen, 
welche nicht erheblich von der Versuchskohle abweichen, läßt sich 
der Einfluß eines SV^P^zentigen Kalkzusatzes wie folgt formulieren ; 

1. Die Gasausbeate wird um 57o erhöbt, die Leuchtkraft um 
mehr als 5"/^ vermindert. 

2. Die Kokeausbeute beträgt stark i^/o mehr, wovon S'&Vo 
auf den Kalkzusatz entfallen, ao daß die Vermehrung der Koke- 
snbstanz nur l*757o beträgt. Diesem Mehrbetrage entspricht aber 
keine Vergrößerung des Heizwertes, da der Aachengehalt größer 
ist und iahei die Vollständigkeit der Verbrennung verringert wird, 

3. Die Quantität des Teeres ist um lO'/o "Ißf Ausbeute ver- 
mindert, seine Qualität gleichfalls verringert. 

4. Die Ammoniakausbeute wächst um 20^/0 (der Ausbeute). 

5. Die Schwefelwasserstoffausbeute sinkt um 1'4 pro lUUO 
Kohle. 

6. Die Koblensänre des Rohgases wird um lO^/g der Ausbeute 
vermehrt, und 

7. die Gyaubildung wird etwas verringert, ohne daß hiedurch 
die Menge des gebildeten Ferrocyans direkt beeintlulH würde. 

Dieser Punkt jedoch, sowie die Frage, ob und wie weit der 
höhere Schwefelgehalt der Koke (in obigem Falle etwa Ü'S"/,) 
als verbrennlicher Schwefel auftritt, wären noch wcitt^r zu 
studieren. 

W. Jicinski hat aber die Vorgänge bei der Verkokung 
folgende Mitteilongen gemacht: 

Die Zusammensetzung von fönf Flözen ans dem enteren 
Ostrauer Bevier (die den nachstehenden Betrachtungen za Grunde 
gelegt sind) ist folgende: 



^aovGoOt^lc 



Torfliohlen, Koke tmd Bribetta. 


















Anmerkung 


vom PIBz ■ 


C 1 H 1 1 N 1 Äsche 




Johann 


«1-74 


fiftS 


8'18 


1S1 


524 




Oiskohle 


Adolf .... 


«l-«( 


5-2; 


^■81 


1-7( 


289 


whr gnt 




GUothw . . . 




ft-(»l 


7-fif 


l-4f 


6'a7 




Kokskohle 


Fr«Ezisk«, . . 


NH-MP 


4-Hh 


S-ftf 


|-fi¥ 


5-37 


voraliglich 




Julian» . . 


HG-76 


1'06 


"' 


1-30 


4-73 


«littolmaGif 


anthracitart. Kohle 



Schwefelgehalt: OÖO bis rOö"/«. 

Phosphorgehalt: 0^004 bis 0-1087o- 

Bei der trockenen Destillation entwickeln obige Kohlensorten : 



Flöz 


Auf 1 tjf Kohio 
Knbikjneter Gaa 


KokerückBtiuid 
in 'i. 




30-86 
30-02 
29-96 
28-60 
27-12 


67-00 
76-00 
75-00 
81-38 
86-62 


Adolf 

Günther 

Franziska 

Juliane 



Die Ammoniak ausbeute ist dem Stickstoffgehalte der Kohlen 
nicht proportional. Bei manchen Kohlen scheint sich Ammoniak 
leichter abzuspalten- als bei anderen. Von dem Gesamtstickstoff- 
gehalte der Kohle bleibt durchschnittlich ^/^ in der Koke zurück ; 
dies ist der sogenannte Kohlenstickstoff; er wird nur bei der 
vollständigen Verbrennung der Kohle vergast. Etwa V4 ^^^ Gesamt- 
stickstoffes, der Ammoniakstickstoff, beteiligt sich an der 
Ammoniakbildung. Doch auch von diesem entweicht bei der De- 
stillation ein Teil als Cyan oder als freier Stickstoff, so daß der 
bei der Ammoniak gewinnung nutzbare Stickstoff nur zwischen 
0'188 bis 0'089 des Gesamtstickstoffes schwankt. 

Die Tabelle auf S. 251 gibt den nutzbaren Ammoniakstickstoff 
einiger Kohlensorten. 

Der Teer aus dem Koke ofenbetriebe enthält gewöhnlich: 

Benzin 0-9 —1-06% 

Naphthalin 4-26— 5-27''/„ 

Anthracen OÖT— 064% 

Pech 50"/(, 

andere Rückstände 4070 



^aovGoOt^lc 



Taifkohleii. Koke nnd Briketts 





G — T 


HtaTOn rur 
































G.Wl=B- 


Grube oder Flöz 


.-ti:. 






■af 














7o J« 




!»■;, 
































Brt.rit» 










Zeche Kaüentnhl 1 


1-39 


0-144 ] 0-200 


0-241 


OM 


1 


„ Plato } WeBtfHlen 


1-46 


0146 


0-212 


0-2G8 


1-00 


34 




1-77 


0142 


0-S52 


0-306 


1-18 


1 


Fldi JohuiQ 


1-81 


0-140 


0184 


0-244 


0-94 


1-7 


„ Adolf 


1-76 


0126 


0-222 


0-270 


1-0* 


1-7 


„ Günther Ostran 


1-4S 


0120 


0172 


0-210 


0-81 


1-3 


„ Frtmutka 


1-62 


0-089 


013a 


0166 


0-64 


2-6 


„ Jaliua 


1-30 


0134 


0-175 


0-213 


0-62 




Obetecblesien, Durchachnirt 


2-49 


O'ies 




0360 


1-40 


3-6 


ZeohePriede..rf.offcmw| j,j^„. 


^iLt 


bakunt 


0168 


0-204 


0-79 


3-0 


" vt'' *'**"^ °"^| Schlesien 




„ 


0148 


0-180 


1-69 


2-5 


Eogland, Durchsctmitt 


1-40 


0-167 


0-236 


0-286 


111 


3-12 



• Die Teerausbeute beträgt gewöhnlich 2 — 3% ^^^ Kohle und 
höchstens ein Drittel bis ein Viertel der im Laboratorium ermittelten. 
Der Unterschied zwischen den in Kokeöfen und in Gasanstalten 
gewonnenen Gasen geht aus nachstehenden Analysen hervor : 



BestandtBile 


KokeofeBgase 


Gaue aaa der 


Benzoldampf 

Äthylen . . . 


0-61 
1-63 
0-43 
1-41 
6-49 
5332 
3611 


1-54 

119 

0-87 
6-40 
6500 
3600 


SoWefelwasserstoif 

KoMensäure 

Kohlenoxyd 

Wasserstoff 

Methan 


Snmme 


10000 


10000 



Weitere Analysen v 


in Kokeofengasenenthältdie folgende Tabelle 


VcrkokuDgiigaHe 
und andere Produkte 


Ans einem Ofen lu ge»lng 




kohl. DK* 
PI.'"." 


. 1 ..,. 1 .. 


M,... 


"de- 


Hirt» 




Methan .... 
Kohlenoxyd . . . 


1-44 1-66 0-40 
417 391 219 


1-17 
3-42 


7-0 
11 


6-6 
16 


6-2 
63 



sasiGoOi^le 



Torftohlen, Koke und Briketts. 















W^ 










und andere Prodntte 




ga«:l 


PIsyfftlT 


. 1 n 1 ,. 




u-^^ 


irtrti 


SSi 






















.tl1U.rt 


•tiliitn 


KohleDSäure . . . 


in-13 


9-fin 


13(16 


inss 


11 


1-1 


9.'A 


Ölbildendea Gas . . 





_ 


— 


— 


0-7 


0-5 


l-fi 


Schwefelwasserstoff . 


— 


— 


— 


— 


()f> 


()■>( 


0-X 


Wasserstoff . . . 


fi-x« 


HfM 


1-10 


HiM^ 


0-5 


0-4 


1-4 


Ammoniak . . . 


— 


— 


— 


— 


()-2 


0-2 


(V3 


Stickstoff . . . . 


77-H8 


S1-1H 


HH-2b 


m-Hi 


(H« 


„ 


— 


Wasser 














7-5 


lÜ-41 


16-6 


Teer 


_ 


_ 


^ 





^?.■ün 


9-7i 


Koke 





_ 


— 





68-92 


67-Jf 


«F.-1 


FiüchtigeBestandteile 


„ 


— 


— 


— 


30-8 bis 32-77o 


Darunter: brennbare 












. Gase 


— 


— 


— 


— 


19 2 bis 22-37o 



Über die Ausbeute an verachiedenen Produkten bei der Torf- 
verkohlung haben Sir Robert Kane und Professor Sullivan 
eine Keihe von Versuchen angestellt, welche der Hauptsache nach 



In Retorten, welche den bei der Leuchtgasfabrikation aus Stein- 
kohlen ähnlich waren, wurde von verschiedenen Torfsorten je ein 
Zentner verkohlt. Die Süchtigen Produkte wurden in einer Keihe 
Wo ulf scher Flaschen sowie in einem mit Wasser gekühlten 
Schlangenrohre kondensiert und auch die Gase gesammelt. Hiebei 
ergab sich; 



Art and Fundort des Torfes 


Wasser 


Teer 


Kohle 


Gas 


i^itnier , ^^aut Lncas Boy bei 
Leichter Torf, obere Lage, vom Wood 


23-600 

33-273 

38-102 
88-628 
32 098 
38-127 
21-189 


2-000 

3-577 

2767 
2-916 
2-344 
4-417 
1-468 


37-500 

89-132 

82 642 
31-110 
23 437 
21-878 
18-973 


36-900 

35-018 

26-489 
32-346 
42-131 
36-693 
57-746 


Schwerer, dichter Torf vom Wood of 


Obere Lsge von Ticknevin 

Obere Lage v.Ticknevin, bei Kotglat dest. 

Obere Lage von Shsunoo 

Dichter Torf 


Durchschnitt .... 


31-378 


2-787 


29-222 


36-606 



sasiGoOi^le 



TorlkoUen, Koke mtd^riketbi. 253 

Die weitere Untersucliiiiig des Teeiwasaers und des Täeres ergaben: 



Alt und Fundort des Torfes 



IHiaohaiig' von im- 1 
gefUii gleichen 
Teilen dloMT bei-l 
Dichter „ Ideo Sorten vomf 
I Moant LiicM Bog 

£ieicht«r Torf, obere Lage, vom 
Wood ot AUen 

Sobweier, dichter Torf romWood 
of Allen 

Obere Lage TOn Tioknevin . , 

Obere X>Bge von Ticlcnsrin, bei 
starker Botgtat destilliert . 

Obere läge i 

Dichter Torf 



»■196 0-756 
0-4041-5'!6 
O'18ll0'702 



■196 0-816 

■isi'o- 

■112 0-647 



DarchBchnitt . , »■S68ll-03T 0-19l|0-280 0-146 

I I 1 1 

Bei der zweiten Vetsuchareihe wurde ein Teil des Torfes unter 
Anwendung eines Gebläses verbrannt, und hiebei folgende Re- 
sultate erhalten: 



Art nnd Pnndort des Torfes 


Wasser 


Teer 


Asche 


Oase 


Leichter Torf, obere Lage, vom Wood of 


30-678 

30-663 

29818 


2610 

2-395 

8-270 


a-493 
7236 

a-871 


6831» 

59-716 

65'041 


Schwerer Torf, obere Lage, vom Wood of 

Allen 

Dichter Torf von Sh&nnon ...... 



Die so gewonnenen Teerwäsaer und die Teere enthielten: 



Art nnd Fundort des Torfes 


Teerwuaer 


T.„ 1 


^ 


SS?." 


s;i 


Fuitan 


öl 


Leichter Torf, obere Lage, vom Wood 


0'322 

0-344 
0194 


0-179 

0'268 
0'174 


0'158 

0-166 
0106 


0-169 

0'086 
0-119 


1-220 
0-946 

i'Oiä 


Schwerer Torf, obere Lage, vom Wood 


Dichter Torf von Shannon .... 




0-S87 


0'207 


0-140 


0136 


1-059 



sasiGoOi^le 



Torfkohlen, Koke und Btiketta. 



Zur weiteren Vergleichung seien noch die Durchsclinittswerte 
ans beiden Yersnchsreihen nebeneinander gestellt: 



Frodokte der trockenen DestUlatlon 



In gescbloBW- 


Bei 


DCn GefiU]«n 




0-268 


0-287 


1037 


1-110 


0192 


0-207 


0-280 


0305 


0-146 


0-140 


1-340 


1-059 


0-134 


0-125 



Ammoniak 

oder schwefelsaures Ammon 
Essigsäure 

oder essigsaurer Kalk . . 

Holzgeist 

Öle 

Paraffin 



Bio obigen Zusammenstellungen lassen auch erkennen, welche 
nntzbaren Produkte bei der trockenen Destillation des Torfes er- 
halten werden können. In dieser Beziehung ist auch die folgende, 
Muspratt'a Chemie entnommene Zusammenstellung Über die Ausbeute 
an nutzbaren Produkten bei der trockenen Destillation irischen 
Torfes nicht ohne Interesse: 





Kane 




DemProBpekt 


OrOB« der Anebente in % nach 


and 


HodgeB 










CompaDy 


Schwefelsaures Ammon . 


i-iio«/. 


1-000% 


1000»/c, 


Essigsäure 


0-207% 


0-328% 


— 


oder essigsaurer Kalk , 


0-305% 


— 


0-7007o 


Holzgeist 


0140% 


0-2327, 


0-185% 


Teer 


2-3907, 


4440»/, 


— 


T„T„od„kte { g«««=» - 


0-125% 
1-069% 


- 


0-104Vo 
0-701 7o 



Das gleiche gilt von den Angaben von Wagenmann und 
Vohl über deutsche Torfsorten. (Siehe Tabelle S. 256.) 

Die Torfkohle enthält im völlig trockenen Zustande (nach 
Schwackhöfer) durchschnittlich: 

Kohlenstoff 7b—Hb% 

Wasserstoff 2— 47o 

SaueratoifE 10-157o 

Asche 5— 107o 

doch kann letztere auch auf 60% ii^d mehr steigen. Lufttrockene 
Torfkohle enthält mindestens 10% hygroskopisches Wasser. Der 
Schwefel- und Fhosphorgehalt ihrer Asche ist oft recht bedeutend. 



^aovGoOt^lc 



Torfkohleü, Koke und Brikett«. 



Deslillationspro dak te 



Oldenbnrger 
Torf, 

nach Vohl 



Wassergehalt des Torfee . 
Aschengehalt des Torfes . 

Koke 

Ammoniakwasser ... 
darin Ammoniak . . . 

leichtes Öl ... . 

schweresöl, Schmieröl 

Paraffimnaese . . . 

Asphalt 

Paraffin . . . . . 

Kreosot 

kohliger Rückstand . 

Verlust 



Teer 



Gase 
Dämpfe 



33-58 

6-76 
27-70 
5001 
0- 

0-435 

1-1 

1-E 



1-105 
0-304 



36-26 
5-49 
25-77 
5803 
0-25 
0380 
1124 
2-389 
- g 

- s 

0-663 
0-634 



100-000 100000 1000000 



35-3120 
40-0000 



1-7633) 
1-7715 



Die Torfkohle ist sehr porös und leicht. Sie besitzt ein spe- 
zifisches Grewicht von 0-23 bis 038, absorbiert Färb- und Riech- 
stoffe bedeutend und findet daher Anwendung zum Entfuseln von 
Branntwein, als Desinfektionsmittel, sowie (wegen der Absorption 
Ton Ammoniak) als Dünger, 

Sie ist leicht entzündlich und glimmt selbst bei schwachem 
Luftzüge fort. Ihr absoluter Heizeffekt schwankt zwischen 6500 
und 7000 Kalorieen. 

Braunkohlenkoke. Die erdigen und muscheligen Braun- 
kohlen zerfallen beim Glühen in kleine Stücke, weshalb sie sich 
nicht zur Verkokung eignen. Hiezu sind fast nur die Lignit«, 
welche eine der Holzkohle ähnliche Koke liefern, und die Pech- 
kohlen geeignet. Sie werden in Deutschland als Grude bezeichnet. 
Die trockene Destillation der Braunkohle gibt: 

40— 507o Grude 

12—2070 Teerwasser 

14—35% Teer 

15—25% Gase. 

•) Die Teeranabeate ist oach StohmauD weit zu hoch, was wahrsehein- 
Uch TOn einem Waasergehalte daswlben herrtthrl. 



sasiGoOi^le 



256 Torfkohlen, Koke önd Brikotti. 

Steiakohlenkoke endlict ist im allgemeinen dimkelgran, 
doch lassen sich silbergraue, hellgraue, dunkelgraue und fast 
schwarze Sorten unterscheiden. Die helleren Sorten sind dnrchwegs 
geflossen, die dunkleren meist nur gefirittet. 

Die in den Kokeöfen gewonnene Koke ist im allgemeinen 
weniger dicht als jene aus Gasretorten, weshalb erstere in der 
Metallurgie und zu Peuerungszwecken vorgezogen wird. Nach 
Muck schwankt das spezifische Gewicht zwischen V2 und 19. 
1 m' .Koke wiegt (inklusive der Zwischenräume) 350—450 kg. 

Für die Praxis sind Festigkeit und Zusammensetzung 
der Koke von Bedeutung; erstere namentlich in Schachtöfen, wo 
sie den Druck der darauf lastenden Bescbickungssäule aushalten 
sollen, ohne zerdrückt zu werden, letztere wegen der schädlichen 
Wirkungen mancher Stoffe, 

Ober die rückwirkende Festigkeit der Koke hat Direktor 
Jugnet folgende Angaben gemacht; 

Carv^s-Ofen von 70 cm Breite 66'4 kgjcm^ 

.... 79-72 „ 
.... 92-32 „ 
.... 43-92 „ 
.... 42-12 „ 
.... 80-50 „ 

Bezüglich der Kokezusammensetzung ist besonders ihr Schwefel- 
und Phosphorgehalt von technischer Bedeutung. 

Die Koke ist schwer entzündhch, gibt nur eine kurze, blaue 
Flamme und erfordert einen kräftigen Luftzug. Ihr absoluter 
Wärmeeffekt beträgt 7000 bis 7800 Cal. 

Auf der Koke finden sich bisweilen haarfÖrmige Gebilde, 
welche als Kokehaare bezeichnet werden. Sie enthalten keine 
Asche und sind der Verkokungsrückstand teerartiger Destillations- 
produkte. Ihre Zusammensetzung (bei 110" C getrocknet) ist nach 
V. Platz folgende: 

Kohlenstoff .... 95-729% 







50 


Beehive-Oten 


^ 


50 


Smet , 


^ 


SO 


CoppiSe- „ 


, 


50 



Wasserstoff 
Sauerstoff 

Asche . . 



Summe 



0-384% 
3-8 



100-000% 



Anhangsweise sind hier noch die Preßkohlen oder Briketts 



Um für das beim Kohlenbergbau abfallende Kohlenklein, 
das ein minderwertiges Produkt darstellt, einen besseren Absatz 
zu finden, hat man versucht, daselhe (mit oder ohne Anwendung 



^aovGoOt^lc 



Torfkoblea, Koke and Briketts. 257 

geeigneter Bindemittel) durch Pressen zu größeren Stücken zu ver- 
einigen, die man Preßkohlen oder Kohlenbriketts nennt. 
Hieher gehören: 

Torfbriketts oder Preßtorf, die wohl nur lokal in der 
Nähe ihres Erzeugungsortes Verwendung finden. 

Steinkohlenbriketts. Als Bindemittel dienen Teer, Stein- 
kohlenpech, Asphalt, Starkekleister, Mehl, Eiweiß, Melasse, Ton, 
Gips, Alaun und Kalk, Wasserglas, etc. Der Kohlenstaub wird mit 
dem Bindemittel gemengt und zu Ziegeln gepreßt. Sie haben 
häufig den Nachteil, übelriechenden Rauch zu entwickeln oder 
einen hohen Aschengehalt zu besitzen. 

Holzkohlen- und Kokebriketts werden in gleicher 
Weise hergestellt, 

Braunkohlenbriketts. Hier dienen die in den Braun- 
kohlen selbst enthaltenen harzigen und sonstigen organischen StoiFe 
als Bindemittel. Die Kohle wird so weit getrocknet, daß sie noch etwa 
157o Wasser enthält und (bei 1000—1500 at. Druck) heiß gepreßt. 
Der Wassergehalt der Kohle ist hiebei notwendig, um eine Zer- 
setzung der erwähnten organischen Stoffe zu verhindern. 

Die Erzeugung solcher Braunkohlenbriketts wird namentlich 
in Obers chlesien, aber in neuerer Zeit auch in Österreich schwung- 
haft betrieben und findet dieses Brennmaterial (besonders für den 
Hausbrand) eine von Jahr zu Jahr steigende Verwendung. So 
wurden im Jahre 1901 in Berlin für den Hausbrand verbraucht: 
Braunkohlenbriketts . 120000 Waggons 
Steinkohle 5000 „ 

Die Heizung mit solchen Briketts erfordert übrigens eine eigen- 
tümliche Behandlung, indem die Verb rennung bei möglichst schwachem 
Luftzug erfolgen muß, wenn das Brennmaterial gut ausgenützt 
werden soll, Hiebei verbrennen die Briketts sehr langsam und geben 
den weitaus größten Teil der entwickelten Wärme an den Ofen ab. 
Bei starkem Luftzutritt hingegen verbrennen sie sehr rasch und 
die Wärme kommt nur zum kleinsten Teile dem Ofen zu gute, 
da dann die heißen Verbrennungsgase rasch in den Schornstein 
entweichen und somit diesen statt des Ofens erwärmen. 

In der Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure (1887, 
pag. 91) wurden folgende Untersuchungsergebnisse mitgeteilt: 

I II HI IV 

Asche 5-83 5-59 5-93 5-95 

Wasser 19-81 18-67 2110 22-46 

Gasgiebigkeit 24-531 24-93| 28-521 16'74U,.,. 

FixerKohlenstoff48-83r*'**' 50-79r^ ^^ 44'83r^**^ 54-74|"*^ 
Brennwert 3203 Cal. 32l5 Cal. 3159 Cal. 2784 Cal. 



^aovGoOt^lc 



2gg TerkoknngBappaiftte. 

Nr. I und II sind als gute, Nr. UI und IV als minderwertige 
Briketts bezeicbaet. 

Schalltbaler Briketts (aus Untersteiermaik) enthielten : 

Kohlenstoff 48-21 "/^ 

Wasserstoff 399 „ 

Sauerstoff 19-92 „ 

Schwefel 1-35^ 

Wasser (hygr.) . . . 15-63 „ 

Asche 10-91 „ 

Heizwert 4280 Cal. 

Die Untersuchung der sogenannten „Clara-Briketts" ergab : 

E lernen taranalyse: 

Kohlenstoff 4S-12% 

Wasserstoff öSO „ 

Sauerstoff u. Stickstoff . 2293 „ 

Asche 12-62 „ 

Hygroskopisches Wasser 1093 „ 

Intermediat-Analyse : 

Hygroskopisches Wasser . I0'93% 

Gasgiehigkeit 44-21„l ,,., 

Fixer Kohlenstoff =12-24 „("* ^'^ 

Asche . 12-62 „ 

Brennwert (im Kalorimeter bestimmt) 4656 Cal, 

Nutzbarer Heizeffekt (das gebildete Wasser als Dampf 

gerechnet) 4349 Cal. 

Heizwert der wasser- und aschenfreien Kohle . . 5688 „ 



XVH. Kapitel. 
Verkokungsapparate. 

Die Apparate, welche zur Gewinnung von Koke (und Torfkohle) 
aus rohen Brennstoffen dienen, lassen sich in folgender Weise über- 
sichtlich gruppieren : 

A. Verkokung in Meilern. 

a) die Meiler sind aus Kohlenstilcken allein errichtet und mit 
Erde, etc. gedeckt; Quandelschacht und Zuglöcher sind in der 
Kohlenmasse ausgespart (Fig. 58). 

ß) Die Meiler besitzen einen gemauerten Quandelschacht (Fig. 59). 



^aovGoOt^lc 



Verkokangsapparate. 259 

•() Zur Gewinnung der Destillationsprodakte dient ein Kanal 
im Meilerboden, sowie ein im Quandelschacht beweglicher Kolben 
mit Ffihrungsstange : Dudleys Kokemeiler. 

B. In Haufen. 



Fig. 59. 
Fig. 60. 




"^ ° I jap 

D D 

□ D 

I D D 

' D □ 

a D 



^aovGoOt^lc 



2gQ Terkokimguppante. 

a) Dieselben sind entweder analog jenen bei der Holzverkohlnng 
eingericbtet:, oder 

ß) Haufen mit temporärer Brettereinfassung (ähnlich wie bei 
der Holzverkohlung nach Foucanlt); hiebei sind die Haufen: 

1. rechteckig geformt oder 

2. rund. 

C. In geschlossenen Meilern oder in Stadeln, d. a. 
Haufen mit gemauerten seitlichen Begrenzungen. Sie sind gewöhn- 
lich von rechteckigem Grundriß und haben in der Mitte beider 




Schmalseiten Fülltüren, Überdies sind die Stadelwände von verti- 
kalen und horizontalen Luftkanälen durchzogen, die nach Bedarf 
durch aufgelegte Ziegel, beziehungsweise eingesteckte Pfropfen ver- 
schlossen werden können und zur Begulierung der Verkokung 
dienen {Fig. 60, 61). Die (bewegliche) Decke wird durch Koke- 
löscbe gebildet. Hieher gehören die Schaumburger Kokeöfen. 



^aovGoOt^lc 



Tdkokai^nppanit«. 2fil 

D. Verkoknng in geschlossenen Öfen. 

Die hieher gehörigen Ofen können nach Balling wie folgt 
eingeteilt werden : 

a) Öfen mit Laftzatritt ins Innere, in welchen die 
zur Verkokung nötige Wärme durch teilweise Ver- 
brennung der ZQ verkokenden Eohle geliefert wird 
(Meiler Öfen). Hieher gehören beispielsweise die alteren Ver- 



kokungsöfen von Riesa {Fig. 62, 63) und die in Amerika und England 
heute noch sehr verbreiteten Bienenzellen- oder Beehiveöfen 
(Fig. 64, 65). 

Die Gase aus solchen Öfen zeigen (nach Ebelmen) die auf 
pag. 251, 252 gegebene Zusammensetzung. Da dieselben noch viele 
brennbare Bestandteile enthalten und auch vermöge ihrer Temperatur 
beträchtliche Wärmemengen entführen, lag der Gedanke nahe, die- 
selben noch anderweitig zu Heizzwecken zu henützen. Am häufigsten 
geschieht dies bei den Beehiveöfen zur Heizung von Dampfkesseln, 



^aovGoOt^lc 



262 Verkok iingnapparat«. 

die dann unmittelbar ober den Kokeöfen aufgestellt werden. Die 
weitere Verfolgung dieser Idee führte zu den: 

b) Kokeöfen ohne Luftzutritt ins Innere, welche 
durch die bei der Verkokung entwickelten Gase ge- 
heizt werden. Die Verkokung findet in prismatisch geformten 
Käumen statt, nach deren Lage man unterscheidet : 



KokBofen, Syateta Smet (Aafriß). 



Fig. 69. 
KokeofsD, S^Bteni Smet (Grundriß). 



D.qit.zeaOvGoOt^lc 



Verkokangsftppuftte. 

a) liegende Öfen 

1, ohne Kondensationsanlagen für die Gase 

2. mit „ „ „ „ 
ß) stehende Öfen 

1. ohne Kondensationsanlagen für die Gase 

2. mit „ „ „ „ 
i) mit geneigter Achse (System 

von Powel und Dubochet) sind nur 
versuchsweise zur Anwendung gekommen. 
Die liegenden Kokeöfen unter- 
scheiden sich wieder nach der Führung 
der Heizgase. Im folgenden sollen einige 
der wichtigsten Beispiele derartiger Öfen 
angeführt werden, 

Fig. 70. 




Fig. 72. Kokeofen, SjBtem Fran^oifl (Qnorflchnitt). 



Fig. 73. KokeofeD, Sfatent Ftanfois (lAnguclinitt). 

D.qit.zeaOvGoOt^lc 



264 Terkoknnguppsnl«. 

KokeofeiiFraii9ois-Rexroth (Fig. 66 Querschnitt, Fig. 67 
liängsschnitt durch die Kammern). 

Die Gase treten aeitlich aus den Kammern, passieren dann 
zwei horizontale Kanäle (in den Seiten wänden), gelangen dann 
in zwei horizontale Bodenkanäle und schließlich in den £ssenkanal. 

Kokeofen, System Smet (Fig. 86 links, Querschnitt, rechts 
Ansicht; Fig. 69 links, Schnitt durch die Bodenkanäle, rechts, 
Schnitt durch die Kammern, Fig. 70, 71 Details der Türen). 

Die Führung der Gase erfolgt ähnHch, wie bei den vorigen in 
horizontalen Kanälen nehen einer Seitenwand und unter dem 
Boden der Kammern ; die Gase treten am höchsten Funkte aus den 
Kammern aus. 

Kokeofen System Frangois (Fig. 72 Querschnitt, Fig. 73 
Längsschnitt). Die Ableitung der Destillationsgase erfolgt wie bei 
Fran^ois-Rexroth seitlieh; die Gase strömen neben der 
Kammerwand in vertikalen Kanälen nach abwärts, unter dem 
Kammerboden aber in horizontalen Kanälen zur Esse. 

Ganz ähnlich sind die Kokeöfensysteme von Coppöe (Fig. 74, 
75, 76, 77, 78) und Dr. Otto. Sie unterscheiden sich von den 
vorigen hauptsächlich durch größere Höhe und Länge, aber kleinere 
Breite der Kammern, wodurch eine Vergrößerung der Heiz&äche 
erzielt wird. 

Stehende Kokeöfen ohne Kondensationsanlagen 
(System Appolt, 1854) gehören zn den ältesten Kokeöfen. 

Sie zeichnen sich durch außergewöhnlich große Heizfläche auf 
und wurden daher seinerzeit sehr geschätzt. Sie sind jedoch sowohl 
in der Anlage als in der Erhaltung weit kostspieliger als die liegenden 
Kokeöfen und daher so selten geworden, daß sie fast nur mehr 
historisches Interesse beanspruchen, weshalb sie hier übergangen 
werden können. 

Wie aus dem Schema der trockenen Destillation der Stein- 
kohlen hervorgeht, fallen hiebei neben Koke noch eine Beihe von 
Nebenprodukten, wie Teer, Gaswasser, etc., welche wegen ihres 
Gehaltes an wertvollen Stoffen (Ammoniak, Benzol, etc.) in vielen 
Fällen ihre Gewinnung lohnend erseheinen lassen, obwohl hiebei 
Wärme verloren geht, indem einerseits die Gase zum Zwecke der 
Kondensation eine Abkühlung erfahren müssen, anderseits ihr 
Heizwert um jenen der Kondensationsprodukte verringert wird. 

Da die Gewinnung von Nebenprodukten aus Kokereien von 
Jahr zu Jahr an Ausdehnung gewinnt, muß hier wenigstens an 
einem Beispiele gezeigt werden, welche Veränderungen die Kon- 
struktion der Kokeöfen hiedurch erleidet. Wir wollen hiezu den 
Unterfeuerungsofen von Dr. Otto wählen (Fig. 79,80,81). 



^aovGoOt^lc 



nitw — i — [— f—i — I — I — 1 
Fig. 77. Kg. 78. 

Kokeofen von Copp^e. 



D.qil.zMBlG001^le 



Verkokanj^pparats. 



Die Destillationsgase strömen durch zwei am höchsten Panitte 
jeder Kammer angebrachte (mit Ventilen versehene) Steigröhren in 
die Vorlagen a, die quer über die ganze Ofenbatterie liegen und 



^aovGoOt^lc 



Vetkokmigsapparal«. 




D.qit.zeaOvGoOt^lc 



26 g TsrkokungMppante. 

ähnlich der Hydraulik bei der Leuchtgasfabrikation eingerichM 
sind. In diesen kondensiert sich schon ein Teil des Teeres. Von 
hier gelangen die Gase in die Kondensations- und Beinignngsvor- 
richtungen, die wir hier flbergehen, und werden endlich durch ein 
unter dem Ofenhorizonte liegendes Gasleitungsrohr wieder zu dem 
Ofen zur&ekgefQhrt. Von hier gelangen sie durch je ein zwischen 
zwei Öfen (bezw. Kammern] verlaufendes Gasverteilungsrohr b zn 
(mit Begulierhähnen versehenen) Brennern, welche in die mit 
Querwänden versehenen Verbrennungskammern münden. Die 
Verbrennungsluft tritt rund um jeden Brenner ein. Die Verbrennungs- 
gase ziehen im mittleren Teile der Verbrennungskammer nach ab- 
wärts, treten durch Schlitze in den unter jeder Verkokungskammer 
liegenden Bauchkanai und von hier (nach abwärts) in den 
Essenkanal. 

Bei neueren Kokeöfen wird die Verbrennungsluft vor dem Ein- 
tritte in den Ofen in Begeneratoren (siehe später) vorgewännt. 

Die in einem der erwähnten Apparate enthaltene Koke wird 
noch rotglühend „ausgezogen" und — um ihre Verbrennung an 
der Luft zu verhüten — mit Wasser abgelöscht. 

Zu dwi oben erwähnten, für die Verkokung von Steinkohlen 
dienenden Apparaten, treten bei der Torfverkohlung noch: 

E. Öfen mit alleiniger Wärmezufuhr von außen, 
and zwar erfolgt die Erwärmung: 

a) mittels eigener Feuerungen (Retortenöfen von Crony 
sur l'Ourqn bei Meaux, der Lottmann'Bche Ofen, etc.); 

b) mit überhitztem Wasserdampf (Ofen von Vignoles); 

c) durch Feuergase, wie bei den Öfen von Grane, die zur 
Feuerung mit Torf, Steinkohlen, Koke oder mit Gasfeuerung 
eingerichtet sind. 

Anhangsweise möge noch die Braunkohlenverkokang (Braun- 
kohlenschweelerei) erwähnt werden, die bisher hauptsächlich in 
den sächsich-thUringischen Ländern, wo sich paraffinreiche Kohlen 
ßnden, betrieben wurde. Man bedient sich hiebei fast ausschheS- 
lich des Bolle'schen Tellerofens. Es ist dies ein stehender 
Zylinder mit tellerförmigen Einsätzen. Das zu schweelende Material 
fällt in dem engen Zwischenräume zwischen der stark erhitzten 
Zylinderwand und dem Tellerrande sukzessive herab, während die 
Destillationsprodukte in den Hohlraum gelangen, den die Teller ein- 
sehließen, und von dort abgesaugt werden. Von Zeit zu Zeit wird 
die gebildete Koke (Grude) aus dem unteren Teile der Zylinder 
entleert. Die Arbeit ist eine kontinuierliche, erfordert aber — da 
die bei der Schweelung entwickelten Gase zur Heizung nicht hin- 
reichen — die' Anwendung beträchtlicher Mengen fremden Brenn- 



^aovGoOt^lc 



Flauige Bremutoffe.- gg9 

stofifes. Die Betriebsergebnisse sind je nach der verwendeten Kohlen- 
Borte verschieden, doch können die folgenden Angaben als Durch- 
schnittewerte gelten. 

Ein Rolle'scher Telletofen 

schweelt in 24 Stunden 2500 leg Braunkohle 

bei einem Kohlen verbrauch von . 2ö— 307o 

Temperatur des Apparats 800—900* C 

Ausbeute an: 

Teer . lO^/o 

Wasser 50 „ 

Grude 32 „ 

Spezifisches Gewicht des Teeres bei 35" C . . . . 0-82-0-95 



Übungsthemen: 

Untersnchnng verschiedener künstlicher fester Brennstoffe; 
Elementaranalyee, Brennwert, Aschen-, Schwefel- und Phosphorbe- 
stimmung, Äschenanalyse; Bestimmung von spezifischem Gewichte 
Festigkeit und Porosität. 

Ausbringen bei der trockenen Destillation an Verkohltem 
Brennstoff, Gas, Teer und Teerwasser, sowie an Ammoniak, Essig- 
säure, etc. Hiebei ist der Einäuß der Destillationstemperatur, lang- 
samer oder rascher Erhitzung, von Beimengungen, etc. zu studieren. 



XVin. Kapitel. 

Flüssige Brennstoffe. 

Hieher gehören Petroleum, Teer von der trockenen De- 
stillation von Steinkohle und Holz, Schief er öl, und für gewisse 
Zwecke der Wärmeentwicklung im kleinen Maßstabe vegetabili- 
sche Öle, Alkohol, Terpentin, Benzin, etc. 

Die flüssigen Brennstoffe bieten den großen Vorteil ohne Rück- 
stand zu verbrennen. Ein derartiger Hückstand — wie er bei festen 
Brennstoffen auftritt — kann die Roste verlegen und so den Luft- 
zutritt ungleichmäßig gestalten und hindert die in der Asche ein- 
geschlossene Kohle an der Verbrennung, 

Ihre Verwendung bietet jedoch eine ernste Schwierigkeit, 
welche die Anwendung gut konstruierter und sorgfältig erprobter 
Brenner nötig macht. Es ist die Schwierigkeit sie so fein zu ver- 
teilen, daß sie verbrennen, ohne daß Kohlenstoff abgeschieden wird, 



^aovGoOt^lc 



270 



Fl&aslge BrennstofTe. 



wodurch die Leitungsrohren verstopft and das Nachfiießen des 
Brennstoffes auch gänzlich unterbrochen werden könnte. 

Einer allgemeineren Verwendung flüssiger Brennstoffe steht 
jedoch besonders ihr hoher Verkaufspreis entgegen. Der Preis des 
Petroleums ist wegen seiner allgemeinen Verwendung als Be- 
lenchtungsmaterial, jener des Teeres, wegen der aus demselben 
gewinnbaren Produkte (B e n z i n, Anthraeen, Naphthalin) zu 
hoch, um in größerem Maßstabe als Brennstoff benützt werden zn 
können. Es kommen also hier eigentlich nur gewisse Rückstände 
der trockenen Destillation von bituminösen Schiefern, von Teer 
und Petroleum in Betracht, die unter dem Namen „Schweröle" 
bekannt sind. Freilich ist auch der Verkaufepreis dieser Produkte 
etwa viermal so groß, als jener von Steinkohlen, doch können sie 
zur Erzeugung hoher Temperaturen in kleinen Apparaten trotzdem 
ökonomischer sein als Steinkohle. 

In letzterer Zeit sind Versuche gemacht worden, Spiritus 
als Brennmaterial einer allgemeineren Verwendung zuzuführen, 
was wohl nur dann möglich scheint, wenn die bestehenden 
fiskalischen Schwierigkeiten überwunden sein werden. 

Es ist hier nicht am Plalae, auf die Technologie der ver- 
schiedenen als flüssige Brennstoffe benützten oder benutzbaren 
Stoffe näher einzugehen, weshalb wir uns darauf beschränken, die 
wichtigsten für diese Verwendung maßgebenden Daten zusammen- 
zustellen. 



Art des BrennstofTea 





EohlBn- 
Btofif 


Waager- 
■toff 


i-!^«'-|| 


830 


140 


30 


_ 


850 


115 


3-5 




85-6 
900 


14-2 
50 


0-3 
5-0 


_ 


870 


130 


- 


- 


86-7 
80-6 


130 
151 


4-3 


03 


77-2 


11-7 


111 


- 



Rohpetroleum aus Ame- 
rika 

Rohpetroleum vom Kau- 
kasus 

raffiniert. Petroleum aus 
Amerika 

Steinkohlenteer .... 

Schweröl aus amerikan. 
Petroleum 

Schweröl aus Petroleum 
von Baku 

Petroleumgeist a. Amerika 

Schieferöl . . . 

Teeröl 

Rapsöl .... 



11100 

10300 

11046 
8900 

- — 10900 



11086 
8830 



^aovGoOt^lc 



Flflwi^ Brennstoffe. 



271 



Der Sauerstoff dea Petroleums stammt von gelöstem Wasser, 
jener des SteinkoHenteeres teils gleichfalls aus Wasser, teils ist er 
ähnlich, wie im Phenol, gebunden vorhanden. 

Ferner mögen noch folgende Bestimmungen von Verbrennungs- 
wärmen angeführt werden: 







Brennwert io Cal. 




Brennstoff 


Verbrannt zn 


pro 


Beobachter 


1 kl 


1 Mol. 


Benzol (flüssig) 


CO» und HgO flüssig 


9997 


779800 


P.Stohmann 


Hexan (flüssig) 


„ n 


IlMÜ 


991200 


n !i 


. ( » ) 


„ „ „ Dampf 


10636 


914800 




Heptan ( „ ) 


11 n n flüssig 


11375 1137600 


n " 


Alkohol ( „ ) 


n 1 r 71 


70M 


324500 


Berlhelot 


« ( r, ) 


n !> n n 


V184 


330500 


Slib^»n 


Glyzerin ( „ ) 


n n n 


4316 


397100 


j'.Stohmann 


Butter . . . . 


^ 


VXM 




^ 


Tierfett (Mittel) 


■ " " ' 


9500 




. . 



Der Rückstand von der ersten Destillation des Rohpetroleums 
findet in Rußland unter dem Namen Masut (tartarisch) oder 
Astatki (russisch) ausgedehnte Anwendung als Brennstoff. Es ent- 
wickelt bei 150' C brennbare Gase, wird bei etwa 215''entzündbar, 
bei 300" C selbstentziindbar, und hat das spezifische GewichtO'91. 
Sein Brennwert beträgt 11000 Cal. In der Praxis können 62 kg 
Masut 100 kff Steinkohlen ersetzen und sein Heizwert überschreitet 
den der Steinkohle um 72'5''/c 1 ^ff Masut erfordert zur voll- 
ständigen Verbrennung 1000 Liter Luft. 

Zum weiteren Vergleich können die folgenden Angaben von 
Wright, die sich auf 1 Pfund englisch = 045 kg beziehen, 
dienen, die natürlich von der Art der Feuerung abhängen: 

Berechnete 
Verdampfung, 
engl. Pfund 
Nottingham-Kannelkohle . . . 1227 

Gaskohle 1424 

Kannelkohle 12-23 

Gaskohlenkoke 13-83 

Teer 15'06 

Kreosot 16-78 



Gefanaeee 


Ana- 




ffenutate 


engl. Pfand 


IVUrn,.,'/. 


8-78 


71-66 


1001 


70-30 


9-91 


8103 


1115 


80-62 


12-71 


84-40 


13-35 


79-66 



sasiGoOi^le 



272 OftifSnuife BrennstoSe. 

XIX. Kapitel. 

Gasförmige BrennBtoff& 

Die gasförmige» Brennstoffe bieten ebenso, wie die Süssigen, 
den Vorteil rUckstandstoser Verbrennung und leichter, regulierbarer 
ZnfUfarung in den Verbren nangsranm. Überdies läßt sich die Flam- 
menUnge innerhalb gewisser Grenzen beliebig variieren und außer- 
dem gelingt im allgemeinen ihre vollständige Verbrennung mit 
einem weit kleineren LuftliberschuBse, als jene fester und äQssiger 
Brennstoffe. Sie liefern daher eine höhere Verbrennungstemperatur 
und eine kleinere Menge von Ranchgasen, wie andere Brennstoffe 
gleicher Zuaammenaetzung, wodurch eine bessere Ausnützung der 
bei der Verbrennung entwickelten Wärmeenergie ermöglicht wird. 
Schließlich kann man bei gasförmigen Brennstoffen nicht allein die 
Verbrennungsluft, sondern auch die Heizgase erwärmen. 

Solche gasförmige Brennstoffe (Naturgas) finden sich an 
manchen Orten der Erde ia der Nator, wo sie Bohrlöchern ent- 
strömen. Das ist namentlich in Nordamerika der Fall, wo sie auch 
tatsächlich industrielle Verwertung linden und manchmal auf ziem- 
lich weite Entfernui^ fortgeteitet werden. 

Die durchschnittliche Zusammensetzung des pennsylvanischen 
Naturgases ist (nach E. Muck) folgende: 

Methan, CH^ . 

Wasserstoff, H, , 

Stickstoff, Nj 

Äthan, CjHß . 

Äthylen, C,H. 

Kohlensäure, CO^ . 

Kohlenoxyd, CO 

Da derartige natürliche Gase doch nur ziemlich selten und 
lokal zur Verfügung stehen, war man bestrebt, ähnliche Gase künst- 
lich herzustellen, wozu sich folgende Wege darbieten : 

1. Die trockene Destillation kohlenstoffhaltiger Körper, 
wie Steinkohlen, Braunkohlen, Torf, Holz, Fett, etc., wodurch man 
die sogenannten Destillationsgase erhält, die noch bekannter 
sind unter den Namen Leuchtgas. Je nach dem Materiale, dessen 
trockener Destillation sie ihren Ursprung verdanken, bezeichnet man 
sie auch als Steinkohlengas, Torfgas, Holzgas, Fettgas, 
Olgas, U.S.W. Sie werden in dem der Beleuchtung gewidmeten 
Teile dieses Buches eingehender besprochen werden. 



• .67 •/. 


. .22 •/, 


. . 3 "/. 


..67. 


. 1 7. 


,. . 0-6«/. 


. . 0-6% 



sasiGoOi^le 



OasfSrinlge Brennatoffe. 373 

2. Die unvollständige Verbrennung von Kohle bei 
ungenügendem Luftzutritt, wobei das gewöhnlicbe Generatorgas 
entsteht, das auch Luft gas genannt wird.*) 

3. Die Zerlegung von Waaserdarapf mit glühender Kohle, oder 
— wenn man will — die Verbrennung von Kohle mittels Wasser- 
dampf, welche das Wassergas liefert. 

In besonderen Fällen kommen noch andere Daratellnngsarten 
von Heizgasen zur Anwendung, wie 

4. die unvollständige Verbrennung von Kohle durch gleichzeitige 
Einwirkung von Luft und von Oxyden, die hiebei reduziert werden. 
Dieser Prozeß verläuft in Schachtöfen, namentlich aber in Eisen- 
hochöfen, aus deren Gicht ein relativ stickstofTarmes aber kohlen- 
oxydreiches Heizgas entweicht, das deshalb Gichtgas genannt wird, 
und einen hohen Brennwert besitzt. Ist das Sauerstoff abgebende 
Oxyd Wasser, so erhält man das Misch-**} oder Dowson- 
g a s. ***) 

5. Um sehr hohe Temperaturen, beziehungsweise große Leucht- 
kraft zu erzielen, bedient man sich auch manchmal eines sehr 
kohlenstofEreichen Gases, dea Acetylens, C,Hj, das durch Zer- 
setzung von Caiciumkarbid mit Wasser erhalten wird: 

Ca Cj 4- 2 HgO = Ca (OH)a + C^Hj. 

Da es häuptsächlich zu Beleuchtungszwecken dient, werden wir 
es gelegentlich der Behandlung der Leuchtt^chnik näher besprechen. 
Wir gelangen somit zu folgendem Schema für die 



Darstellung von Heizgasen 



1, durch trockene 
Destillation (De- 
stillations- 
gase). 



von Steinkohle Steinkohlen 

Leuchtgas 

„ Torf Torfgas 

„ Holz Holzgas 

„Fett Fettgas 

„ Petroleumrückständen, 

u, s. w. Olgas 

*) In der Belencbtuigatechmk versteht mau jedoch noter Lnftgaa har- 
bniiecte Luft. 

**) Die Belenchtung^chnik versteht hingegen unter Mischgas ein Gemenge 
von Waesergas and Lenchtgtis. 

*••) let dieses Oijd Kohlensttnre, so erhält man regenerierte VerbreannBgg- 
^se, z. B, regeneriertes Gichtgas, die allardiags kaum prslitischB Bedeatnng haben. 
JüptDer, Obem. Teobnologi* d. Eaetglen. I. 18 



^aov'GoOt^lc 



274 OfuISnni^ BrBDDstoffs. 

2. dnich aDvollstän- u) mit Luft allein . . . Generator-oder 
dige Verbiennang L ti f t g a s 
von Kohle. 5) „ Luft u. Metalloxyden, 

namentlich Fe^Og 

im Hochofen. . . Gichtgas 

c) ^ Luft- und Wasser- 
dampf Misch- oder 

Dowsongas 

d) f, Luttu. Kohlensäure regenerierte 
Verbrennungs- 
gase 

3. durch Zerlegung von Karbiden ; in der Praxis 

durch Zerlegung von Calciumkarbid mit Wasser Äcetylen. 

Sehen wir von den industriell noch wenig oder doch nur lokal 
benützten Gichtgasen und dem Äcetylen einstweilen ab, so haben 
wir als die wichtigsten Industriegase folgende zu erwähnen: 

I, Destillationsgase, durch trockene Destillation kohlen- 
stoffhaltiger Körper gewonnen. Technisch kann man dieselben ein- 
teilen in: 

a) Leuchtgas, speziell zu Beleuchtungszwecken in Retorten 
gewonnen. Je nach der Art der Kohstoffe, welche der trockenen 
Destillation unterworfen werden, unterscheidet man, wie schon 
erwähnt, Steinkohlen-, Holz-, Torf-, Fett^, Olgas, u. s. w. — Neben 
seiner Verwendung zu Leuchtzwecken findet es — und zwar in 
von Jahr zu Jahr steigendem Maße — Anwendung zur Heizung 
und zum Betriebe von Gasmotoren. 

Als Beispiel möge die Zusammensetzung des Pariser Leucht- 
gases angefahrt werden, das mit den Übrigen französischen Leucht- 
gassorten nahezu gleich zusammengesetzt ist, weil in Frankreich 
alle Leuchtgassorten gleiches Leuchtvermögen besitzen müssen. 

Gewicht von Im' = 0523 kff 

Heizwert „ 1 m» = 5600 Cal. 

Gewicht „ 22-431= 2 ff 

Heizwert „ 2ff = 125 Cal. 

Gewichtsprozentische Zusammensetzung : 

Kohlenstoff 4d-2% 

Wasserstoff 21-3''/o 

Sauerstoff und Stickstoff. . . . 25'5**/o 

Volumprozentische Zusammensetzung: 



^aovGoOt^lc 



QsifSnoige Brennstoffe. 275 

H, bl % 

CH. 33 «/o 

CO 8-87o 

COa i-S% 

Oj + N^ l % 

C5 He 117« 

absorbierbare C» Hin . ■ S-S' /q 
10007„ 

6) Destillationsgase, die bei der Gewinnung verkohlter Brenn- 
stoffe als Nebenprodukte auftreten. Es sind dies in erster Linie die 
Kokeofengase, ferner, wenn auch in ziemlich unbedeutender 
Menge, die Meilergase, etc., die schon früher besprochen wurden. 

II. Das. Generator- oder Luftgas ist strenge genommen 
nur dann als solches zu bezeichnen, wenn zu seiner Erzeugung 
Kohlenstoff (Holzkohle oder Koke) verwendet wurde; also eine 
Kohle, die weder Wasserstoff noch Sauerstoff in organischer Ver- 
bindung enthält, und wenn die zur unvollständigen Verbrennung 
dieses Kohlenstoffes dienende Luft*) völlig trocken war. In der 
Praxis versteht man darunter jedoch jedes Gas, das entsteht, wenn 
man in geeigneten Apparaten (Gasgeneratoren oder einfach 
Generatoren genannt) Luft allein**) durch eine genügend hohe 
Schicht glühender Kohlen strömen läßt. Da nun die Luft nie ganz 
trocken ist, haben wir es in der Praxis stets mit einem Gemenge 
von Luit- und Wassergas zu tun, wozu sich — wenn zur Füllung 
des Generators rohe, also unverkohlte Brennstoffe benützt werden 
(was gewöhnlich der Fall ist) — auch noch Destillationsgase gesellen. 

Hl. Wassergas endlich wird meist zu Leuchtzwecken, in 
neuerer Zeit aber auch hin und wieder ze Heizzwecken (namentlich 
zum Schweißen) verwendet. Danehen kommt noch, und zwar 
recht häufig 

IV. das sogenannte Misch- oder Halbwasse rgas***) für 
Heizzwecke in Betracht. Es wird erhalten, indem man durch die 
Kohlenschicht im Generator gleichzeitig Luft und Wasserdampf 
treten läßt. 

Schließlich werden wir noch — wenigstens anhangsweise — 

V. das Gichtgas und 

VI. die regenerierten Verbrennungsgase zu bespre- 
chen haben. 

•) Primatluft genannt, 

**) AUo obne künstlich Wasserdampf eiazablasen. 
***) Letzterer Ausdruck ist ia der BeleacbtuDgatechuik ilbticb. 



^aovGoOt^lc 



Oenenitar- oder LnftgM. 



XX. Kapitel. 

Generator- oder Lnft^as. 

Läßt man durch eine Schicht von reinem Kohlenstoff (in der 
Praxis also Holzkohle oder Koke) Luft in beschränktem Maße 
strömen, so tritt unvollständige Verbrennung ein, d. h. es bildet 
eich durch Einwirkung des Sauerstoffes auf die glühende Kohle 
Kohlenoxyd : 

C + i (0,) = CO. 
Gehen wir von der sehr nahe richtigen Annahme aus, daß 
die Luft auf ein Mol Sauerstoff vier Mole Stickstoff enthalte, so 
können wir die Iteaktionsgleichung schreiben. 

C + i (0,) + 2 N, = CO + 2 N,. 
Wir erhalten somit ~ der obigen Reaktionsgleichung ent- 
sprechend — ein Gas, das theoretisch auf ein Mol CO zwei Mole Nj 
enthält, dessen Zusammensetzung mithin sein müßte : 

Kohlenoxyd 33'3 Volumprozent 

Stickstoff 66-7 „ 

Dieses Gas müßte daher pro 22'42 Liter 
beiseinerVerbrennungbeikonstantemVolum0'333X6'<'-9 = 22-6lCal. 
„ „ n n n Drucke aber 22fil +0-5 X 0-54= 

= 22-88 CaL 
liefern. Somit betrüge sein Heizwert (bei konstantem Drucke) pro 

, , 2288 X 1000 inontiK- i ■ 

Im*.... So^io = 1020-5 Kalorieen. 

Der Heizwert für 1 g des Gases ergibt sich einfach in folgen- 
der Weise : Nach der Beaktionsgleichung enthält das Gas pro 
1 Grammatom Kohlenstoff: 



12 q Kohlenstoff! ,„ ^. ,, , 

16 9 Sauerstoff | ^ ^ Kohlenoxyd 



4 X 14 = Ö6 ? Stickstoff 



Summe ^ 84 ß 
Da nun 84 g des Gases drei Mole (CO -|- 2 Ng) enthalten, 
entsprechen 22'42 Liter desselben (bei 0'^ C und 760 mm Baro- 
meterstand gemessen)-^ ^ 28 ir, und 1 Gramm des Gases ent- 
wickelt somit: „„ =817 Kalorieen. 



^aovGoOt^lc 



Generator- oder Lnftgas. 277 

Die eben besprochene Reaktion tritt aber nur bei seht hohen 
Reaktionatemperatoren allein ein. Bei niederen Temperaturen er- 
scheint neben derselben eine zweite Reaktion, und zwar in um so 
hervortretenderem Maße, je niederer die Reaktionstemperatur sinkt, 
nämlich die Reaktion: 

C + 0, = COa 
oder wenn wir ebenso wie früher Luft statt Sauerstoff ein- 
wirken lassen : 

C + 0, + 4 N, = COg -f 4 Nj 

Für jede Temperatur (und jeden Druck) existiert zwischen 
diesen beiden Reaktionen ein bestimmtes Gleichgewichtsverhältnis, 
das wir nun studieren wollen. Ziehen wir die beiden Gleichungen 

C -I- 0, = CO, 
und 

2 C -I- Oa = 2 CO 
voneinander ab, so erhalten wir die Gleichung 

2 CO = COj + C, 
welche eine Reaktion darstellt, die tatsächUch bei nicht zu hohen 
Temperaturen eintritt und das Verhältnis bestimmt, in welchem die 
beiden ersten Reaktionen nebeneinander auftreten. Die Reaktion 

2 CO I^ COg + C 
ist nämlich umkehrbar, d. h. während reines Kohlenoxydgas inner- 
halb gewisser Temperaturgrenzen in Kohlensäure und Kohlenstoff 
zerfällt, verbrennt reine Kohlensäure, indem sie seibat zu Kohlen- 
oxyd reduziert wird, unter den gleichen Umständen festen Kohlen- 
stoff zu Kohlenoxjd. Es wird sich somit ein Gleichgewicht zwischen 
Kohlenoxyd, Kohlensäure und Kohlenstoff herstellen müssen, das 
von der Temperatur und der Konzentration, also vom Gasdrucke 
abhängt. 

Da aus zwei Volumen CO nur ein Volum CO3 entsteht, die 
Reaktion sich also im Sinne unserer von links nach rechts gelesenen 
Gleichung unter Volumverringerung vollzieht, wird eine Druck- 
steigerung die Bildung von COg, eine Druekabnahme aber die Bil- 
dung Ton CO begünstigen. Wenn wir also im Generatot ein mög- 
lichst CO reiches Gas erzeugen wollen, so werden wir den Wind 
(die Piimärluft) nicht unter zu hohem Drucke einwirken lassen 
dftrfen. 

Um den Einfluß der Temperatur auf das Gleichgewicht zu er- 
mitteln, müssen wir die Wärmetönung der Reaktion kennen. Wir 
erhalten dieselbe (für 18* C) in folgender Weise : 



^aovGoOt^lc 



278 Generator- oder LaRgai. 

C + 0, = CO, 94310 Cal., 

2 (C 4- 0) = 2 CO . . ■ 2 X 26700 = 53400 „ 

2 CO = COg + C 40910 Cal. 

d. h. der Zerfall des Kohlenoxydes in CO, und C erfolgt unter 
Wärmeentwicklung. Es wird somit eine Temperaturateigetung 
die Bildung, eine Temperaturabnahme aber den Zerfall 















^ 


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l 


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^ 


^ 



Fiff. 83. 

Ideale ZtuaromenBetznog des Oeneratorgaaes aoR reinem Sanentoff. 



D.qit.zeaOvGoOt^lc 



Oener^or- oder Laftgns. 



279 



von Kohlenoxyd begünstigen. Hieraus ergibt sieh ohne weiteres, 
daß wir um so besseres, d, h. an CO reiches Gas erhalten werden, 
je höher die Temperatur des Generators ist. 

Alle diese Betrachtungen beziehen sich auf den Gleichgewichts- 
zustand. Ob dieser in der Praxis tatsächlich erreicht wird oder nicht 
ist freilich von verschiedenen Umständen (wie Schütthöhe der 
Kohlen, Porosität derselben, Windgeschwindigkeit, etc.) abhängig. 
Jedenfalls aber ist es nicht allein für die Theorie des Generators, 
sondern auch für die Praxis wichtig, dieses Gleichgewicht für die 
verschiedensten Verhältnisse zu kennen, da man Jiur durch einen 
Vergleich der praktisch erreichten Besultate mit dem entsprechen- 
den theoretischen Gleichgewichtszustände einen Maßstab für die 
Beurteilung des Generatorgases erhält. 

Es würde uns hier zu weit führen, auf die Art, wie man zu 
dieser Kenntnis gelangt, näher einzugehen, da selbe a. a. 0.*) aus- 
führlich besprochen wurde. Wir gelangen so zu folgenden Angaben 
über die ideale Zusammensetzung des Generatorgases bei 
verschiedenen Temperaturen und Drucken: 



A. Ideale Zusamn: 



etzung des mit re 



erzeugten Generatorgase 





1 


Bt 


2 at 


... 


4 at 




CO 


CO, 


CO 


CO, 


CO 


CO, 


CO 


CO, 


.lo» T.»p«^ ,01. 


237 "C 


BOO'ttbB 


0-004 


99-996 


0-0028 


99-9972 


O-O023 


99-9977 


0-002 


99-998 


327«, 


000° . 


0-12S 


99-87; 


0087 


99-913 


0-0711 


99-9281 


0-061 


99-939 


427% 


700° , 


1-421 


98-57; 


I-Oll 


98-989 


0-836 


99-174 


0-716 


99-284 


527 °„ 


800° , 


8-79« 


91-20e 


6-303 


93-697 


5-177 


94-823 


4-49S 


95-591 


627°, 


900° „ 


32'642 


67-45t 


!4-809 


79-191 


SO-408 


79-592 


17-945 


82-055 


727 •, 


1000° , 


70-35 


29-65 


18-705 


42-295 


Jl-788 


48-212 


47-017 


52-983 




1100° „ 


92-75 




(7-198 


L2-80a 


^3-72 


17-28 


78-987 


21-01; 


937°, 


1200" , 


98-445 


1-565 


97-00 


3-00 


J5 65 


4-35 


94-315 


5-685 


1027°,, 


1300° , 


99-50 


0-50 


99-00 


1-00 


98-97 


1-03 


98-67 


1-33 



Fig. 82 gibt den Inhalt dieser Tabelle im Diagramme. 



*) Jüptnei: Lehib. d. phja. Chemie II, 2, pag. 168 and noch anefnhr- 
licher in Jüptner ,BeLtrftg8 zur Theorie dea Geosrator- nnd des WaBsergaaes" . 
(Ah r ans: Samndangchem.n, chem.-techn, Vorleaong'eii, 1904, 9, Heft 11 n. 12.) 



^aovGoOt^lc 



Oenonitor- odai Ltiftgaa. 



B. Ideale Zueammensetznng des mit trockener atu 
sphärischeT Luft erzeugten Generatorgases. 





vonCO+CO, 
in at. 


setamg 


t" c 


T«»!». 


00, 


00 


K. 


WindpressuDg 


= 1 at. 1 


227» 


500" 


0-21 


2100 




79-0O 


327» 


600" 


0-21 


21-00 


— 


79-00 


427» 


700" 


0-2145 


2031 


1-14 


78-66 


627" 


800" 


0-24 


16-40 


7-60 


7600 


627» 


900" 


0-29 


8-75 


2025 


71-00 


727" 


1000" 


0-334 


2-14 


31-26 


66-60 


827" 


1100" 


0-344 


0-47 


33-93 


65-60 


927" 


1200" 


0-346 


0-14 


34-46 


66-40 


1027« 


1300" 


0-3465 


0-01 


34-65 


66-36 






= 2 at. 






227« 


600" 


0-42 


21-00 




79-00 


327' 


600" 


0-42 


21-00 


_ 


79-00 


427" 


700" 


0-428 


20-39 


101 


78-60 


627" 


800" 


0-466 


17-48 


6-82 


76-70 


627" 


900" 


0555 


1066 


17-09 


72-26 


727" 


1000" 


0-6535 


3-12 


29-66 


67-32 


827" 


1100" 


0-6865 


0-69 


33-74 


65-67 


927' 


1200" 


0-692 


0-16 


34-44 


65-40 


1027" 


1300" 


0-693 


0-09 


34-66 


65-36 




Windpreasung 


= 3 at. 






227» 


600" 


0-63 


21-00 




79-00 


327" 


600" 


0-63 


21-00 


_ 


79-00 


427" 


700" 


0-6395 


20-51 


0-81 


78-68 


527" 


800" 


0-686 


18-14 


4-76 


77-10 


627" 


900" 


0-8075 


11-94 


14-98 


73-08 


727" 


1000" 


0-957 


4-31 


27-69 


68-10 


827" 


1100" 


1025 


0-83 


3337 


65-80 


927" 


1200» 


1-0366 


0-21 


34-34 


65-46 


1027" 


1300" 


1-04 


0-10 


34-66 


65-34 



sasiGoOi^le 



Generator oder Laftgas. 







Partialdruck 

rem CO+CO, 

in at. 










' 


Mkojv 




t» T j T» abfc 


CO, 


CO 


CO, 


Windpressung 


= 4 at. 






227» 


600» 


0-84 


21-00 




79-00 


327" 


600" 


084 


21-00 


— 


7900 


427« 


700» 


0851 


20-59 


071 


78-70 


527" 


800" 


O905 


18-62 


4-11 


77-37 


627» 


900" 


1066 


12-73 


13-67 


73-60 


727« 


1000" 


1-258 


6-00 


26-46 


68-65 


827» 


1100" 


1-359 


1-13 


32-86 


66-02 


927» 


1200" 


1-381 


0-28 


34-26 


66-47 


1027» 


1300" 


1-385 


0-13 


34-60 


65-37 



Die Daten der vorstehenden Tabelle sind noch überaictitUcher 
aas der graphischen Darstellung in Fig. 83 erkennbar. 

Da wahrscheinlich in Zukunft öO^/piger Sauerstoff (mit 50'/o 
Stickstoff) beim Generatorenbetriebe in BerQcksichtigung zu ziehen 
sein wird, wollen wir auch noch för diesen Fall die ideale Zu- 
sammensetzung des Gases anführen: 



C. Ideall 



Zusammensetzung des mit bO^/oigem Sauer- 
stoff erzeugten Generatorgases. 



VergaBangB-Temperatar 


»onco+co, 

in at. 


»ann; 


t« C j T» Bba. 


CO, 


CO 


N, 


Wl 


ndpresaiuig 


= 1 at. 






227" 


50O« 


0-60 


60-00 




50-00 


327" 


600" 


0-50 


50-00 


— 


60-00 


427" 


700« 


0-602 


49-40 


0-80 


49-80 


527« 


800" 


0522 


43-40 


8-80 


47-80 


627" 


900« 


ü-568 


29-60 


27-20 


43-20 


727" 


1000« 


0-633 


lOlO 


53-20 


36-70 


827« 


1100« 


066 


200 


6400 


3400 


927« 


1200« 


0-663 


1-10 


66-20 


33-70 


1027« 


1300" 


0-6665 


0-36 


66-20 


33-46 



sasiGoOi^le 



OoDetatm- and LoHga». 

































































Sli<f 


'^ff 








•^ 


^ 






























•^ 


^ 


























































































J^ 


«i 










Kohl 


!äum 












i 


^ 






















> 


%/ 


^ 
























> 




% 


V 







Fig. 83. 
IdB»le ZnssmineDBetzuiig des Generatorgases ans trockener Luft. 



Vetgasangfr-Temperatar 


Partlaldruck 

von CO+CO, 

in at 


Volompn 


Setzung 


f C 1 T« abs. 


CO, 


CO 1 N, 


Windpressuiig ^ 2 at. 


227'> 500» 
327« 600" 


1- 
1- 


5000 
5000 


— 50-00 

— 5000 



D.qil.zMBlG001^le 



OeneiatoT- nnd Laflga«. 





PartiAldrnck 

^on CO+CO, 

fn et. 


BetzODg 


t» c 


T" abB. 


CO, 


CO 


N, 




Windpressang 


= 2 at. 






42T 


700" 


10036 


49-56 


0-61 


49-83 


627« 


800" 


10296 


45-66 


5-83 


48-62 


627» 


900" 


11065 


34-03 


21-30 


44-67 


727" 


1000" 


1-23 


16-60 


46-00 


38-50 


827" 


1100" 


1-308 


3-80 


61-60 


34-60 


927" 


1200" 


V326 


1-10 


65-20 


33-70 


1027" 


1300" 


1-3305 


0-43 


66-10 


33-47 




Wi 


ndpresBUng 


= 3 at. 






227" 


600" 


1-6 


60-00 




60-00 


337" 


600" 


1-5 


50-00 


— 


50-00 


427" 


700' 


1-5045 


49-56 


0-60 


49-86 


527" 


800" 


1-538 


46-20 


6-07 


48-73 


627" 


900" 


1-6345 


36-66 


17-93 


«•52 


727" 


1000" 


1-814 


18-60 


41-87 


39-63 


827" 


1100" 


1-9455 


6-45 


69-40 


3616 


927" 


1200" 


1-986 


1-40 


64-80 


33-80 


1027" 


1300" 


1-9955 


0-45 


66-07 


33-48 




W 


ndpressung 


= 4 at. 






227" 


500" 


2- 


50-00 




50-00 


327" 


600" 


2- 


50-00 


— 


5O0O 


427" 


700" 


2-0053 


49-60 


0-64 


49-86 


527" 


800" 


2-0443 


46-68 


4-43 


48-89 


627" 


900" 


2-1615 


37-89 


16-16 


45-96 


727" 


1000" 


2-384 


21-20 


38-40 


40-40 


827" 


1100" 


2-588 


5-90 


58-80 


35-30 


927' 


1200" 


2-6435 


1-74 


6436 


33-91 


1027" 


1300" 


2-6605 


0-46 


6605 


33-49 



Fig. 84 gibt die betreffenden Diagramme. 

Hieraus ergeben sich folgende bemerkenswerte Tatsachen : 

1. In allen Fällen ist der Kohlenaäuregehalt der idealen 

Generatorgase bei niederen Temperataren ein Maximum, das praktisch 

bis etwa 400" C konstant bleibt. 



^aovGoOt^lc 



234 



Genantor- oder LoftgBi. 



2. Mit steigender Temperatur sinkt der KohlensSuregehalt und 
wird — je nach Umständen — zwischen 800" und 1000" C nahe- 
zu Null. 

3- Der E o h 1 e n o x y d g e h a 1 1 ist bis zu etwa 400" C 
fast Null. 

4. Mit steigender Temperatur wächst der Kohlenoxydgehalt 
und erreicht — je nach Umständen — zwischen 800" und 1000" C 
ein Maximum. 




Fig.U. 
Ideale ZuMunmeBaetznng dea GenerBtorgasu e,a» SO'/oiljem SaanrBtoff. 



D.qit.zeaOvGoOt^lc 



QeDCrator- oder Luftgas. 285 

6. Der Kohlensäuregeiialt wächst bei gleicher Temperatur mit 
dem Drucke und daher auch mit dem Sauerstoffgehalte der Pri- 
märluft. 

6. Der Kohlenoxydgehalt zeigt das ent^geugesetzte Verhalten. 

7. Bei niederen Temperaturen wächst der absolute COj-Giehalt 
mit dem Sauerstoffgehalte der Primärluft und 

8. bei hohen Temperaturen wächst der abaolnte Gehalt des 
Gases an Eohlenoxyd mit dem Saaerstoffgehalte der Primärluft. 

Um daher ein Generatorgas von möglichst hohem Heizwerte, 
also von hohem Kohlenoxydgehalte *) zu gewinnen, muß: 

1. Bei gleichem Saaerstoffgehalte der Primärluft die Vergasungs- 
temperatur eine hohe sein ; doch reicht för die Praxis eine Tempe- 
ratur von 700" bis 900' C vollkommen hin, weil bei diesen Tempe- 
raturen der maximale Kohlenoxydgehalt nahezu erreicht ist. 

2. Bei hohen Vergasungstemperaturen wächst die G6te des 
Cieneratoigases, also sein Kohlenoxydgehalt, mit dem Sauerstoffge- 
balte der Primärluft. 

3. Starke Windpressungen sind ungünstig, weil dadurch — 
sonst gleiche Umstände vorausgesetzt — der Kohlensäoregehalt 
erhöht wird. 

Will man hingegen im Generator möghchst viel Kohlensäure 
erzeugen, wie dies beim „Heißblasen" des Wassergasprozesses**) 
möglicherweise der Fall sein könnte, tun eine rasche Temperatnr- 
steigernng zu erzielen, so ist dies — vorausgesetzt, daß das Gleich- 
gewicht erreicht werden soll — nur bei sehr niederen Temperaturen 
möglich ; da mit steigender Temperatur die Menge des gebildeten 
Kohlenoxydes rasch wächst, die der Kohlensäure aber abnimmt. 
Wenn also im Generator der Gleichgewichtszustand tatsächhch 
erreicht wird, so kann — wenn beim Generatorbetrieb auf eine 
möglichst große Kohlensäureausbeute hingearbeitet wird — keine 
hohe Geueratorentemperatnr erzielt werden. Auch eine Steigerung 
des Sauerstoffgehaltes der Primärluft ändert hieran nichts. 

Aus den vorstehenden Daten lassen sich die Volumsverhältnisse 
CX), . C0„ , CO - j. . , 

CO' ^''''- co+"cö; ""^^ CO -f CO, ' ^'""' ^'^ ^"'^ "'"^ '''" 

stimmten Loftvolom vergaste Kohlenstoffmenge, das zur Vergasung 
einer beliebigen Kohlenstoffmenge nötige Luftqaantnm, sowie die 
Menge von Kohle und Luft berechnen, die zur Erzeugung von Im* 
idealem Generatorgas erforderlich sind, lauter Zahlen, die zur Be- 
urteilung des Prozesses dienen können. 

*) Hit wacbseadem CO-Gebatte sinkt gleichi^eitig auch der Stick stolTgehalt, 
HO daB dar Brennwert des Oasea eine doppelte Stei^rang' erflhrt. 
••) siehe dieaen. 



sasiGoOi^le 



ggß Genarfttor- oder Lnft^M. 

Wir haben bisher vom idealen Generatorgase gesprochen, d. i. 
von einem Gase, daa durch Einwirkung von trockener Primärluft 
auf glühende Kohlen entsteht, wenn beim Verbrennungsprozesse 
der Gleichgewichtazoatand erreicht wird. Es bleibt uns noch der, 
in der Praxis gewiß häufige Fall zu betrachten, daß dieses Gleich- 
gewicht nicht erreicht wird. 

Jede einzelne Kokeschicht besteht aus Eokest&ckeu und da- 
zwischen freibleibenden Lufträumen, die um so größer sind, je 
grobstückiger die Koke angewendet wird. Bei faustgroßen Koke- 
st&cken mögen dieselben etwa \ bis ^ des ganzen Querschnittes 
ausmachen, und diese Zwischenräume sind es, welche die Luft- 
durchläasigkeit des Generators bedingen. Jedes Kohlest&ck ist somit 
von einer an manchen Stellen nur Millimeter dicken, an anderen aber 
mehrere Zentimeter starken Luftschicht umgeben. Die Keaktion 
zwischen dem Luftsauerstoffe und der Kohle findet nur an der Beröh- 
mngsstelle zwischen beiden Agentien statt, und es fragt sich, welche 
Reaktion hier zuerst stattfinden wird? Das Gesetz der stufenweisen 
Reaktionen*) sagt nun, daß Überall dort, wo mehrere Reaktionen 
auftreten können, zunächst jene erscheint, die zu den wenigst 
stabilen Zuständen fuhrt, dann die nächst stabile, u. s. f., so daß 
der stabilste Zustand erst zuletzt eintreten wird. In unserem Falle 
haben wir nur zwei mögliche Reaktionen: die Bildung von Kohlen- 
säure oder von Kohlenoxyd, und wu: haben vor allem zu unter- 
suchen, welche von beiden die stabilere sein wird? Zu diesem 
Zwecke müssen wir die freien Bildungsenergien dieser beiden Ver- 
bindungen ins Auge fassen.**) Da ergibt sich nun (wenn wir die 
Konzentration des freien Sauerstoffes = 1 at. annehmen) *•*), daß 
sich die beiden BUdungsenergiekurven bei nur wenig unter 1000° abs., 
also bei einer etwa bei 700" C liegenden Temperatur schneiden, und 
daß bei niederen Temperaturen die Bildungsenerpe der CO,, bei höheren 
aber jene des CO größer ist. Ebenso verhält sich aber die Stabilität 
beider Verbindungen, und es wird somit zu Beginn der Einwirkung 
bei niederen Temperaturen zuerst Kohlenoxyd, bei höheren aber 
in erster Linie Kohlensäure entstehen müssen. Beim Weiter strömen 
der Gase werden dieselben nun sowohl mit den oberen Kohlen- 
schichten, als auch mit der im Innern des aufsteigenden Gasstrome-S 
enthaltenen Luft in Reaktion treten müssen. Letztere Reaktion er- 
folgt teils am Wege der Gasdiffusion, teils zufolge der mecha- 
nischen Mischung, welche durch das Aufsteigen des Gasstromes in 

*) JUptner, Lehrb. i. phja. Chamie, II, i, p. 314. 
»•) Jüptner, 1. c, p. 310. 
•*•) Wir wollen hier ein fachheitshalbw von äer durch die Änderung- dieaea 
Druckes bewirteten Verecbiebiing der AßDitaiakarTen abiehen. 



sasiGoOi^le 



Generator- oder Lafigms. 287 

den einmal weiteren, ein andermal aber engeren Zwischenräumen 
zwischen den Kohlenstncken befördert wird. 

Die Reaktion der Außensehicht des Gasstromes mit der Eohle 
kann entweder in Verbrennung von Kohle durch vorhandene COj 
oder aber in der Abscheidung von Eohle aus dem Eohlenoxyd 
(2 CO = COg 4" Q bestehen. Da bei niederen Temperaturen zunächst 
CO gebildet wird, wäre bei solchen nur ein Zerfall desselben und 
C-Abscheidung denkbar. Diesem Zerfalle wirkt aber die Reaktion 
zwischen Außensehicht und Eernschicht des Gasstromes ent^gen, 
indem der Sauerstoff der Innen^chicht, etwa aus CO abgeschiedenen 
C verbrennen würde, Ist die Diffusions- und Mischungsgeschwindig- 
keit zwischen Außensehicht und Kern des Gasstromes genügend 
groß, so wird kein C zur Ahacheidung gelangen können, ja es 
wird auch das gebildete CO zu 00^ verbrannt und sogar durch den 
nach außen tretenden Sauerstoff noch weiter Kohle oxydiert werden 
müssen. Infolgedessen wird sieh die Durch schnittszusammensetzung 
des Gases jener des Gleichgewichtes immer mehr nähern müssen. 

Bei höheren Temperaturen hingegen wird zu Anfang der Ein- 
wirkung COj gebildet, und diese wird in Berührung mit den 
höheren Kohlenschichten weiter noch C zu CO oxydieren. Ander- 
seits aber wird der Sauerstoff der Kerusehicht bestrebt sein, das 
vorhandene CO zu COj zu verbrennen. 

Wir haben also in beiden Fällen zwei einander entgegengesetzte . 
Wirkungen. Bei niederer Temperatur ist die Wechselwirkung 
zwischen Kohlen- und Außensehicht des Gasstromes bestrebt, die 
Erreichung des Gleichgewichtszustandes zu verhindern, während die 
Wechselwirkung zwischen Außensehicht und Innenschicht diese An- 
näherung an den Gleichgewichtszustand fördert. Bei hohen Tempe- 
raturen hingegen tritt das entgegengesetzte Verhalten ein: Die 
Wechselwirkung zwischen Gaa und Kohle begünstigt, die Reaktion 
im Gaastrome selbst hingegen verzögert den Eintritt des Gleichge- 
w ichtszustand es . 

Die Verhältnisse werden noch komplizierter, wenn man bedenkt, 
daß die wirkliehe Geschwindigkeit des Gasstromes an verschiedenen 
Stellen des Generators infolge der sehr ungleichen Dimensionen der 
Zwischenräume eine sehr verschiedene sein vmd, und daß die Tempe- 
ratur im Generator gleichfalls eine sehr ungleiche ist. Arbeitet der 
Generator mit Oberfeuer, d. h. liegt die Maximaltemperatur in den 
oberen Partien der Beschickung, so verschiebt eich der Gleichge- 
wichtszustand des aufsteigenden Gasstromes immer mehr zu Gunsten 
der CO-Bildung; liegt hingegen die Maximaltemperatur im unteren 
Teile des Generators, so tritt der enl^gengesetzte Fall ein. Die 
Lage der Maximaltemperatur im Generator wird aber im Verlaufe 



^aovGoOt^lc 



OstMiatar- odM LnftgM. 



des Betriebes eich ändern müssen. Beim Beginn des Anheizens 
werden die höheren Schichten des Generators kalt sein und daher 
COj entweichen lassen, allmählich werden sie sich durch Wärme- 
ttbertragung von den Verbrennongsgasen anf die Kohle erhitzen, 
und die beule Zone wird daher von unten nach oben wachsen. 
Nach lange andauerndem Blasen ist schließlich ein Zustand denkbar, 
wo die ganze Kokesäule die Verbtennungstemperatur des heißen 
Kohlenstoffes in kalte Luft angenommen hat. 

Wie man sieht, bietet das Studium der Vorg^ge im Generator 
große Schwierigkeiten, weshalb auch hierüber wenig wissenschaft- 
liehe Untersuchungen vorliegen. Eine der besten ist noch jene von 
0. Boudouard*), obwohl auch sie nicht völlig einwandfrei er- 
scheint.**) Er ließ Luft mit verschiedener Geschwindigkeit durch 
ein mit Holzkohle, etc. gefülltes Bohr strömen, and untersuchte die 
so erhaltenen Gase. So fand er bei 800" C : 



Volam 

7. 


QMchwiDdigkeit pro Minute in 1 
Liton 1 


0-lOi 0-27 1 1-30 


1-4655 


3-20 


CO, 
CO 

Nj,(Di4renz) 


18-2 
6-2 

76-6 


18-43 
3-8 
047 

77-30 


18-92 
1-88 
0-94 

78-26 


19-9 
1-83 

78-27 


19-4 
0-93 
0-93 

78-74 



Dem erreichten Gleichgewichte würde bei dieser Temperatur 



Kohlensäure 0'92 Volumprozent 

Kohlenoxyd 34-32 „ 

Stickstoff 74-76 „ 

Wie man sieht, enthalten die Gase des Bondouard'schen Ver- 
snches ganz bedeutend überwiegende COj -Gehalte bei stark reduzierten 
CO-Gehalten und überdies in drei Fällen aneh noch freien Sauer- 
stoff. 

Das steht in voller Übereinstimmung damit, daß bei SOO'* C 
die Kohlensäure weniger stabil ist als das Kohlenoxyd, daß also 
zunächst Kohlensäure entstehen maß, und sich daher die Qas- 
Zusammensetzung erst allmählich dem Gleichgewichtszustände nähert. 

*) Th^eB. 
**) Eiaeneits wegen der nngleicben Oeschfrlndigkeit des GasstromM In 
venohiedeuea Teilen der EShre, audeneita wegen der kanm konstant n eifial- 
tenden Temperatur. 



^aovGoOt^lc 



OenenUor- oder Laftgu. 



Um der Sache etwas naher zu treten, wollen wir die G-ase in 
ihre Elementarbestandteile zerlegen. Wir erbalten so in 22'42 1 Gas : 





Grammatome 
KohleQBtoff in 


Mole BaneTBtoff 


Stick- 


l'riniat^ 

iDft 
















Btoff 


=21 


CO, 


CO 


Total 


CO, 


in CO 


Frei 


Total 









n'98 


34-32 


3.V24 


O-92I 17-62 


_ 


18-54 64-76 


88-30 


010 


IH-Ü 


6-8 


23-4 


1«-2 


26 


— 


20-8 76-6 


97-4 


0-27 


mm 


3-K 


22-2.- 


lH-43 


1-9 


«47 


20-8 77-30 


98-1 


1-30 


1S-Ü8 


1-K« 


80-KI 


1H-92 


0-94 


11-94 


20-8 78-26 


99-06 


1-465 


la-i) 


1-83 


21-7.1 


18-9 


0-92 





20-18(1 78-27 


98-45 


3-20 


l!l'4 


U-93 


2Ü-3S 


19-4 


0-47 


0-93 


21-20 


78-74 


99-94 



Im Anfange entsteht nach dem Gesetze der stufenweisen Re- 
aktion eine dünne Kohlensäure schiebt, die aber im Weiterströmen 
oxydierend auf die anliegende Koblensehicht wirkt. Wir werden 
somit nicht weit fehlen, wenn wir voraussetzen, daß die Oberfiäcben- 
scbicht des Gasstromea schon sehr bald nach dem Eintritt in das 
Bohr eine Zusammensetzung angenommen haben wird, die dem 
Gleichgewichtszustände entspricht. In diesem Falle muß aber das 

CO 
Verhältnis u.- ' -,^ = 0"0261 und somit gebildet worden sein : 

"•"• <^» Sat^SofT 

22-79 
21-65 



Mole CO, 



Geschwindigkeit 

0-10 0-61 

0-27 0-58 

1-30 054 

1-466 0-54 

3-20 0-53 



1201 
11-41 
10-67 
10-64 
10-43 



Bntsprecbende 
Laftmenge 

67-19 
64-33 
60-81 
50-67 
49-67 



2019 

19-80 

Zieht man das tatsächlich f&r diese ursprüngliche Verbrennung 
gebrauchte Luftvolnm von jenem der Primärluft (siehe die vorige 
Tabelle) ab, so erhält man die überschüssige Luftmenge, 
aus welcher sich der Luftüberschuß (Fig. 85) einfach berechnet. 



Geschwin- 
digkeit 
pro Minute 
in Litern 


Volnmen 


Von 100 Volumen 
Primärluft 


n-facher 

Luft- 
UbenchnQ 


PrindilnR 


mlpFUDg- 
licben Ver- 
brennnnR 


UbOT- 

«hn.a^ge 




Lnn. 
ebencboU 


010 

0-27 
1-30 
1-465 
320 


97-40 
98-10 
99-06 
98-46 
9994 


57-19 
54-33 
50-81 
60-67 

49-67 


40-21 
43-77 
48-26 
47-78 
60-27 


68-72 
65 38 
51-29 
5146 
49-70 


41-28 
44-62 
48-71 
48-54 
50-30 


0-737 
0-806 
0-949 
0-943 
1-012 



»m. T«ohaoiot|ie d^ Energien- 



sasiGoOi^le 



290 Oenerator- oder Lvltgss. 

Für die praktische Betriebskontrolle dürfte die folgende Be- 
trachtungsweise noch empfehlenswerter sein. 

Wir geben wieder von der Voraussetzung aus, daß sich im 
ersten Angenblicke der Einwirkung allerdings das wenigst stabile 
Gas bilde, daß eich aber an der Oberflächenschicht in kurzer Zeit 
das der wirklichen Vergasungstemperatur entsprechende Gleich- 
gewicht einstellen werde. Im weiteren Verlaufe wird aber eine 
Störung dieses Gleichgewichtes dadurch eintreten, daß sich die 
äußere Gasschicht allmählich mit der inneren Luftschicht mischt, sich 



D.qit.zeaOvGoOt^lc 



Gaaentor- oder Laftfas. 



291 



hiebe! abkühlt und demzufolge, so wie wegen dea bei dieser 
Mischung entstehenden Sauerstoff Überschusses, ein Teil des ur- 
sprünglich vorhandenen Kohlenoxydes zu Kohlensäure verbrennt. 
Greifen wir auf die ßoudouard'schen Versuche bei 800" C 
zurück, so können wir aus dem Gehalte der Gase an freiem Sauer- 
stoff die entsprechende Luftmenge berechnen, diese von der Gas- 
zasanunensetzung in Abzug bringen und die dem so erhaltenen 
Gasgemenge entsprechende Gleichgewichtstempetatuc ermitteln und 
mit der tatsächlichen Vergasungstemperatur (800" C ^^ 107ä"abs.) 
vergleichen. Wir erhalten so : 





OeBchwinaigkeit pro Minat« in Litarn 





0-10 


037 


1-80 


1-465 


8-20 


Freier Sauerstoff, Volum- 














prozente 


— 


— 


IKV 


IISI4 


— 


»-93 


Entsprechende Lnftmenge, 














Volumprozente . , , 


— 


— 


UM 


4-4« 


— 


4-43 


Zusammensetzung COg . 


(J!I2 


1»;! 


lK'»b 


IKHl 


IM 


211-29 


des hiftfreien Gases CO . 


14-avi 


,V8 


SHH 


vm 


1-K.H 


(I-9V 


in Volumprozenten Ng 


i4-7ß 


76-6 


77-2« 


78-21 


78-27 


78-74 
















sprechende Vergasungs- 














temperatur in absoluter 














Temperatur .... 


llWä' 


V«3" 


V4!t" 


V32» 


72!)» 


700» 


Selbe liegt niedriger als 














die wirkliche Vergasungs- 














temperatur um . , . 


0" 


■MI' 


324» 


341» 


344» 


373» 



Wie aus dieser Tabelle sowie aus Fig. 86 hervorgeht, liegt 
die der tatsächlichen Zusammensetzung der Gase entsprechende 
„ideale" (oder scheinbare) Vergasungstemperatur durchaus unter 
der wirklichen, und es besteht die Kurve dieser Temperaturdiffetenz 
ans zwei nahezu geradlinigen Ästen, die durch ein kurzes, scharf 
gekrümmtes Kurvenstück miteinander verbunden sind. In dem 
fast vertikal verlaufenden Aste überwiegt offenbar die Reaktions- 
geschwindigkeit, während im steil aufsteigenden Aste die Wind- 
geschwindigkeit hauptsächlich maßgebend ist. 

Natürlich hängt die Lage und Gestalt dieser Kurve nicht allein 
von der Vergasungstemperatur, sondern auch von der Stückgröße 
und Schütthöhe der Kohlen ab ; aber diese werden unter vergleich- 
baren Umständen in allen Fällen den nämlichen Charakter be- 
sitzen müssen, und es dürfte namentlich die Lage des Wende- 



^aovGoOt^lc 



Oenor***»'^ •^" t-nftg««. 















/ 












/ 










/ 


/ 










/ 


/ 










/ 


/ 










f 


/ 


























1 
























J 





Hg. 86. 

TemperatardiSereDa ziriaolieD der wirklichen nad der wb^baren 

VergasDDgBtempemtar. 

Punktes zur Charakteristik der Verhältnisse herangezogen werden 
können. Mit steigender Vergasungstemperatur wächst die Reak- 
tionsgeschwindigkeit; der Wendepunkt der Kurve wird somit nach 
rechts rücken. In ähnlicher Weise wird wohl auch Vergrößerung 
der Schütthöhe und Verkleinerung der Korngröße wirken müssen. 
Freilich machen sich hiebei noch mancherlei andere Einflüsse gel- 
tend, wie Reibung des Gasstromes an den Kohlenstiicken, Wärme- 
übertragung vom aufsteigenden Gase auf die höheren Kohlenschichten, 
Höhenlage des Temperaturmaxiraums im Generator, u. s. w., welche 
eine weitere Verfolgung dieser Betrachtung wesentlich erschweren. 
Als praktische Ergebnisse von Generatoren, die mit verkohlten 
Brennstoffen beschickt wurden, mögen folgende Zahlen angeführt 
werden : 



^aovGoOt^lc 



Generator- oder Luft^as. 293 

Ebelmen vergaste zu Audincourt Holzkohlenkleia in emem 
Gebläaegenerator von der Gestalt eines kleinen Hochofens und er- 
hielt ein Gas von folgender gewichtsprozentischer Zusammensetzung: 

Kohlenoxyd . . . 34-17o 

Kohlensäure , . . OS^ 

Stickstoff .... 64-9% 

Wasserstoff*) . . 0-2% 
100-07o 
während er in einem Gasgenerator der H&tte zu Pont l'Ev^que, der 
mit Koke bedient wurde, das Gas wie folgt zusammengesetzt fand : 

Kohlenoxyd . . . 33'8"/o 

Kohlensäure . . . l'37o 

Stickstoff .... 64-8"/o 

Wasserstoff . . . OlX 



lOOOX 
Gemischte Destillations- und Verbrennnngsgase, 
Unterwirft man natürliches, unverkohltes Brennmaterial in 
geeigneten Apparaten (Gasgeneratoren) der unvollständigen Ver- 
brennung so entstehen gemischte Destillations- und Verbrennunga- 
gase, Hiebei wird in den obersten Schichten des Generators die 
hygroskopische Feuchtigkeit entfernt ; im weiteren Herabsinken 
wird das Brennmaterial (oder richtiger „Vergasungsraaterial") der 
trockenen Destillation unterworfen, wobei natürlicherweise Koke zu- 
rückbleibt und diese endlich wird im untersten Teile des Generators der 
unvollkommenen Verbrennung unterzogen, wobei nicht nur die für 
die ersteren Vorgänge (Wasser Verdampfung und trockene Destillation) 
nötigen Wärmemengen produziert, sondern auch noch CO gewonnen 
wird. Da überdies die atmosphärische Luft stets eine gewisse Menge 
Wasserdampf enthält, wird auch diese zerlegt. 

Von diesen Vorgängen im Generator gibt folgende**) Zusammen- 
stellung ein anschauliches Bild, in welchem jedoch von der geringen 
Teerbildung abgesehen wurde, 

Zusammensetzung der verwendeten Kohle (Ostrauer Steinkohle 
und Leobner Kohle gemischt): 

Kohlenstoff 64-92% 

Disponibler Wasserstoff .... 2'50"/o 

Stickstoff 0-50»/« 

Chemisch gebundenes Wasser . . 1422% 

*) Vom Wasseiatoff der Luft harrOhreiid. 
'^) JQptner & Toldt: „Chem.-kalor. Unlersacbaagen übac Generatoren 
und MartinSren"; JUptner: „FrUfan^ der Feaerangaanlagen." 



^aovGoOt^lc 



294 



OftDerator- oder Laft^u. 



Hygroskopisches Wasser .... 12'42% 

Asche ö'44% 

10000% 

Gehalt an verbrennlichem Schwefel 0'52% 
Heizwert 6374 Cal. 

a) Vorgänge im oberen Teile des Generators 
(Trocknen der Kohle): 

100 kg Kohle geben : 12'42 kg Wasserdampf and 
8758 „ trockene Kohle. 

b) Vorgänge im mittleren Teile des Generators 
(trockene Destillation der Kohle): 

Hiebei wurde das Ergebnis der Intermediatanalyse (Koke-Aua- 
bringen) benutzt und angenommen, daß die Koke außer der Asche 
nur mehr Kohlenstoff enthalte, Dfe weitere Annahme, daß die 
Gase der trockenen Destillation den Sauerstoff nur als Kohlenoxyd 
und als Wasser enthalten, ist allerdings nicht ganz richtig, als 
erste Annäherung aber immerhin zulässig. Dieselben enthalten 
nämlich auch nicht unbedeutende Mengen COj neben kleinen 
(also vernachlässigbaren) Mengen anderer Sauerstoffverbindungen. 
Die Teerbildung wurde, wie schon erwähnt, gleichfalls vernach- 



87-58 iy trockene 


geben: | 






Kohle enthallen 


Koke 


Destillationsgase kg 


H,0 


CO ( CH. 


_Hl 


NH, 


HS 


Asche 


4il3 


4-9il 














Kohlemtoff . . 


U« 


'>«-73 


_ 


B-fi7 


0-5? 


_ 


— 


- 


Stickstofi . . . 


OWl 


— 


— 


— 


— 


— 


O-Ml 


- 


Schwefel . . . 


(l-SS 


ü-12 


- 


_ 


_ 


— 


_ 


l)-40 


Wasserstoff . . 


4-(lK 


- ;0-635 


— 


0-17 


3-14 


0-11 


0-1126 


Saaerstoft . . . 


12-64 


- 5-08 


7-56 


— 


— 


— 


- 


Sumjae . , 


37-58 


63-77 


5-715 


13-23 


0-69 


3-14 


0-61 


0-425 



Nach dem Früheren geht nur etwa ein Fünftel des Stick- 
etoffgehaltes der Kohle als Ammoniak in die Destillationsprodukte; 
bei den geringen Mengen, um die es sich hier handelt, erscheint 
jedoch die vereinfachende Annahme, den Gesamtstickstoffgehalt 
als NHj zu verrechneDj erlaubt. 



^aovGoOt^lc 



Qenerator- oder Lnfl^u. 



c) Vorgänge ober dem Boste (teilweise Verbren- 
nung der gebildeten Koke): 



Bestandteile 
infc, 


Koke 


Luft 




Geben : | 


Snnmie 


BoBt- 
dorch- 
fall 


Gase: | 


CO. 


CO 


H,0 


N. 


Asche 

Stickstoff . . . 
Schwefel . . . 


4-92 

58-73 

0-12 


211-63 

0-25 
64 49 


4-92 4-92 

63-73 15-67 

211-63 _ 

0-12 1 0-12 

0-25 _ 

64-4y 1 0-25 


6-57 
1761 


3649 
48-65 


0-26 


211-68 


Summe . . 


63-77 


276-87 


340-14 


20-96 


2408 


86-14 


0-25 


211-63 



Die Analyse der Kohle ergibt 5-44% Asche, während in der 
Zusammenstellung nur 4-92% ausgewiesen erscheinen. Das erklärt 
sich durch Oxydationserscheinungen, namentlich Bildung von Sul- 
fciten aus FeSg. 

Die in der letzten Tabelle ausgewiesene Gaszusanunensetzung 
ergibt sich aus der durchschnittlichen Zusammensetzung des Gene- 
ratorgases und der früher gegebenen Zusammensetzung der Destil- 



Die Wärmeverteilung im Generator ist aus der folgenden 
Zusammenstellung (Tabelle auf Seite 296) ersichtlich. 

Natürlicherweise ist die Zusammensetzung der Generatorgase 
sowohl von der Art des verwendeten Brennstoffes, als von Schütt- 
höhe und Stückgröße derselben, von der Konstruktion des Generators 
und der Art seines Betriebes (namentlich Temperatur und Wind- 
pressung) abhängig. Die folgenden, einer Studie Richard Aker- 
man'»*) entnommenen Beispiele, sollen dies illustrieren. (Siehe Tab. 
auf Seite 297.) 

*) Beitrag zur Eütwicklang' dar Frage der HeizgasgeirinDiiiig (dentscbe 
Dbenetznn^ und teUneiae Umarbeitung vom Vmtaaaei; Berg- nod HUttemn., Jabib., 
Band 40). 



^aovGoOt^lc 



Generator- oder Laftgas 





.» r B 

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1 


11 


S £ 


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D.qil.zMBlG001^le 



Glenerator- oder Lnfipu. 



ratorgase ans Scheitholz, Reisig und Säge- 
spänen. 









315 










s 2 


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, 


^ 
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1 



D.qil.zMBlG?101^le 



QaDer&tDr- oder Laftga». 
B. Geneiatorgae aus Torf. 





Unnkfora 


Am&B 


Lotorp 


Beachaffenbelt des Torfu . . . 


Guter 


dto. 


lackeruodrtmublB 


Onl« 
ViHiMrf 


1 hjgroak. Wwwer •/„ . 
Inter- Gm«, unbrennbare •/, 


830 

? 
■f 
? 

80 


26-0 
8'3 
39-0 
24-9 
2-8 


22-0 
7-6 
30-7 
22-0 

17-7 


24-5 
10-6 
32-6 

26-3 
70 


36-0 
17-6 
16-9 

24-0 
5-5 




„„„ , KoMensföff "/„ , 


? 

V 

? 


67-8 
6-8 

340 
1-4 


61-1 
6-2 

30-6 
21 


58-5 
6-0 
33-3 

2-2 


61-0 
6-3 
30-6 

2-1 


Mdti'' "")*■"'•''«>"■"( 


0-0 

22'8 


0-0 


224 


0-81 
19 


1-6 

21 '9 


yorbranct l pro Generator ^ 


374 
10322 


_ 

20-6 
6262 


7-6 
3748 
20-1 
7256 


5-2 
1846 

4-2 
1495 


5279 
204 
8446 




2-3 


13 


2-7 


3-6 


11 




Zeil, welche der Brennstoff im 
Oenoralor weilt, Stunden . . 


10-4 


nr. 


8-9 


6-9 


21-3 


Temperatnr der aus dem Gene- 


76° 


86-100« 


"• 


500' 


75-105" 


kff Teer in 24 Stunden . . 
7,.«,^™™ , Kohlenstoff«;, 




? 
? 
? 
? 
? 


152 
79-6 
9-3 

|„.,( 


? 

? 
? 
? 
? 


ohnaKon 
denntton 

? 
? 
? 


173 

79-8 
9-2 
9-6 
1-* 


( COjVolump 
Zoaamineii- CO „ 
setanngderlnft- 1 CjHi 
und wssser- | CH« 
freien Oase H, 

In, 




? 
? 
? 

? 
? 


6-6 
29-6 
0-7 

4-0 
5-3 

53-8 


71 

21-6 
0-4 
G-6 

7-t 
58'3 


6-4 
23-5 
0-3 

e-i 

5-2 
59-2 


6-8-7-4 
27-6-26-8 
04—0-4 
8-76—3-70 
12-3-13-5 
49-15-48'8 



sasiGoOi^le 



OenentoT- oder Laftgaa. 
C. Generatorgas aus Steinkohlen. 





SöderfoTB 


Ankarsram 


Degei^ 
for» 


Art dsB 1 g 

VerkoknngB- raschem, ( S 

BKckataadeB langsamem ( 'S 

bei \M 


Koke 
nicht gesintert 


Koke 
nicht gesintert 


Koke 
nicht 

gesb- 
tert 


1 hjgroBk. Wasser •/. . 
Inter- Oase, unbreimbar •/, 
mediat- { , brennbar "/„ . 
Analyse Kokefcohb % . . . 

t Aache % 


30 

? 
? 
40 


3-0 

? 
? 
? 
4-0 


3'0 
40 


7-6 
9-1 
13-6 
64'6 
5-1 


7-6 
9-1 
136 

64-6 
5-1 


7-6 
91 

13-6 
64-6 

5-1 


23 
5-1 

20-0 
07-4 
5'2 


„ „ ■ Kohlenstoff % 


? 
? 
? 


? 
? 

? 




790 
6-9 

13-7 
1-4 


79-0 
6-9 

13-7 
14 


79-0 
5-9 

13-7 
1-4 


82'6 
5-8 

10-2 
14 


KalkBteinEosatx \ 


34 


3-4 


3-4 


8-4 


3-4 


3-4 


3-6 


Gewicht in % der 
„„ . ^ , Steinkohle . . . 


8-0 

l 

¥ 
73-6 


8-0 
? 
? 
? 
73-6 


8-0 
? 
? 
? 
73-6 


40-2 
1-0 
1-3 

57-6 


121 

40'2 
l'O 
I'2 

57'6 


121 
40'2 
10 
1-2 

67'6 


124 

41-1 
0-9 
0-3 

&7-7 


s't-'"')'"-'*'""^" 


2-0 
? 


2'0 
? 


2'0 
■/ 


2'0 
4-0 


20 
40 


30 
40 


30 
3-8 




2-35 

1443 
4-7 

3506 


2-25 
1G78 

4-5 
3357 


1'75 
1305 

3-5 
2611 


1'7 
1251 

3-4 
2502 


0'95 
699 
19 
1398 


0-6 
368 

1-0 
736 


8-15 
6023 
163 
12046 


Anzahl der QeneratorfUUDOgen 
in 24 Stunden 

Zeit, welche die Kohle im Ge- 
nerator veibleibt. Standen . . 


1-7 

14-1 


1-6 

15ü 


1-26 
19-2 


1-2 
20 


0-7 
34 


0-40 
60 


71 
3'4 




670 
bis 
740» 


639 
bis 
792° 


816 

bia 

722« 


500"? 600»? 


500"? 


800"? 




ZuBammen- CO 
setinngderluft C,H, , 
nnd Wasser- CH. „ 
freien Oaae H, 

In, 


3-4 

25-7 
l'l 
5-3 
7-8 

5fi'7 


41 

2&-3 
l'O 
3-7 
11-0 
64-9 


24'6 
0-7 

4-8 
9-4 
56'7 


1-8 
27-3 
0-4 
4-2 
62 


2-4 

29-8 
O'l 
3-6 

8-4 
55-7 


2-6 
28'7 
0'3 
55 
90 
540 


2-7 
28-4 
0-6 
31 
5-2 
60-0 



D. Generatorgas aus Braunkohlen. 
Als Beispiel fjlr die Zusammensetzung des ans Braunkohlen 
gewonnenen Gases mögen folgende Daten dienen : *) 

*) Jttptuei: .QeneratoistDdien" (Chemiker-Ztg. 1887, Nr. 50 ff. n. Hr. (00). 



^aovGoOt^lc 



Gtonerator- oder Luftgu. 



Zahl der Generatoren .... 
RostSäche per Generator . . . 

Versuchsdaaer 

Vergichtete Kohle 

^ [ Kohlenstoff 

■£ ^ disponibler Wasserstoff 

I -g Stickstoff 

gb5 ( Wasser, ehem. gebunden 
„ hygroskopisch 

Asche 

verbrennl. Schwefel. , 

Heizwert 

Kostdurchfall, Gewicht .... 
Zusammen- (v < i • a 
setong de, ^ ' ' 

RostdurcMalles r"""" ■ ■ ■ 



trockenen 
Generator- 



f COa Volumprozent 
0, 
00 
I OH, 

H, , 



2-5 «>■ 

12 Stunden 45 Minuten 

3600 it^ Leobner Stückkohle 

61-72"/. 

1-867, 

0-227. 

20-09";, ■ 

9-347, 

6-78«;. 

0-377„ 

5446 Kalorieen 

936-7 kg 

73-94"/, 

26-06"/, 



29-437, 



5-3 
0-3 

2519 
0-29 

10-29 

58- 



5-4 

0-8 
25-06 

0-16 
10-65 
57-95 






III 



4-2 
0-6 
25-39 
0-51 
11-29 
5801 



4-4 

0-8 
26-60 

0-40 
11-60 
56-30 



4-64 
0-66 
25-59 
0-38 
Uli 
57-63 



Per Stunde und 1 m^ Eostfläehe werden somit vergast : 

von Scheitholz und Sägespänen gemischt .... 45 — 50 hf 

„ Sägeabfällen und Schv^artenstücken .... 200 — 330 „ 

„ Scheitholz 370 „ 

„ schlechtem, lockerem, staubigem Torf .... 75 — 120 „ 

„ gutem Fasertorf 200—250 „ 

„ Braunkohlen 40 — 50 „ 

„ Steinkohlen 60—250 „ 

Die vorstehenden Versuche zeigen aber auch, daß man die 
Generatoren noch weit langsamer betreiben kann; so sinkt bei- 
spielsweise in Äukarsrum die pro 1 m' Rostlläche nnd Stunde 
vergast« Brennstoffmenge in einem Falle sogar bis 15 Äj herab I 



") Uit Berttcksichti^Qg der San^eiten für die einzelnen Qaaprebea 



sBBiGooi^le 



ÜbDDgsthemen: 

In einem kleinen Versuclisgenerator (eyentuell in einem FftU- 
ofen) ist mit verschiedenem Brennmaterial bei variierender Schütt- 
höhe und unter Anwendung von Luft verschiedenen Druckes Luft- 
gaa zu erzeugen, Gaa und Brennstoff sind zu analysieren, die 
Mengen des verbrauchten Brennstoffes und des erzeugten Gases zu 
ermitteln und Bilanzen des Prozesses aufzustellen. Die Ergebnisse 
sind mit dem idealen Prozesse zu vergleichen. 

Auch können (in Glas- oder Porzellanröhren) Versuche in 
kleinem Maßstabe ausgeführt werden, die namentlich den Einfluß 
von Rohrlänge (Schütthöhe) und Windgeschwindigkeit zeigen sollen. 



XXI. Kapitel. 



Statt die Verbrennungsgase durch Einwirkung von Luftsauer- 
stofF auf glühende Kohlen zu erzeugen, kann man sich hiezu auch 
jenes Sauerstoffes bedienen, der im Wasser enthalten ist. 

Leitet man Waaserdampf über glühende Kohlen, so treten, je 
nach der Temperatur, zwei verschiedene Keaktionen auf. 

Bei sehr hohen Temperaturen verläuft die Umsetzung nach 
der Gleichung: 

C + H,0 = CO -1- Hj, 
während bei sinkender Temperatur neben dieser immer mehr eine 
zweit« Reaktion auftritt, die sich durch die Gleichung 

C + 2H,0=C0, +2H, 
darstellen läßt. 

Erstere Gleichung liefert ein Gemenge von gleichen Volumen 
Kohlenoxyd und Wasserstoff, also ein Gas von der Zusammen- 
setzung : 

Kohlenoxyd .... 50 Volumprozent 
Wasserstoff .... 50 „ 

während die zweite Reaktion, wenn sie allein auftritt, ein Gas 
liefert, das auf 1 Volum COj 2 Volumen Wasserstoff enthält, dessen 
Zusammensetzung also wäre : 

Kohlensäure .... 3333 Volumprozent 
Wasserstoff .... 66' 6 7 „ 



^aovGoOt^lc 



302 



WuMTgM. 



Der Brennwert des ersteren Gases beträgt pro 22 43 Liter 68 Cal. 

während der des zweiten Gases nur 45'4 „ 

beträgt. 

Eine Vergleichung des Luftgasprozesses mit den beiden Wasser- 
gasprozessen ergibt : 



Ä 


P r o I e B: 






1 Hol dM Ou. 






H, 


CO 


00, 


". 'ST 


Dniok 
0>L 


1 

2 
3 


C-|4(0.>+2'*,=CO+2N, 


661 
50 


831 
50 


33J 


66| 


22-6 

45-4 
680 


22-9 

46-6 
68-5 



Die Brennwertangaben beziehen sich aaf gleiche GasToIumen ; 
eignen sich daher besonders zur Vergleichang der Gaaqaslitat«n. 
Will man hingegen die Ausnutzung des Brennstoffes in Betracht 
ziehen, so muß man die Brennwerte auf gleiche Kohlenstofünengen 
(also auf gleiche Volumen von CO und COg) beziehen und er- 
hält dann: 



Hr 


12» 
Kohlenstoff 

Uior Quo 


Breimwoit dieioa Obmi | 


Volom 


Dmek 


1 
2 

3 


67-26 
67-26 
44-84 


67-8 Cal. 
136-2 , 
136-0 , 


68-7 Cal. 
139-5 , 
137-0 , 



Wie man sieht, gibt also das Wassergas selbst im ungünstig- 
sten Falle einen weit größeren Heizwert als das ideale Luftgas, 
wozu noch kommt, daß es weit weniger nicht brennbare Gase 
enthält. 

Will man übrigens den Vergleich vollkommen durchführen, so 
muß man — wenn schon nicht den pyrometrischen Heizeffekt, das 
ist die theoretisch erzielbare Verbrenn ungatemperatur — doch 
mindestens die zur Verbrennung theoretisch erforderliche Loftmenge 
berechnen. Man erhält so für je 22 42 Liter Gas: 



^aovGoOt^lc 



— 






Bnio- 


Inaiffe- 




Nr. 


GuesinVoIimprozeiiteii 






rente 


Produkte 


H, 


CO 


CO, 


N» 


0, 


N, 


Oase 


H,0 


CO, 


N, 


1 


_ 


33^ 


_ 


66» 


16» 


64{ 


334 


13U 


_ 


33t 


661 


a 


am 


— 


33t 




m 


1331 


66? 


1661 


66f 


33t 


133} 


3 


bU 


M 






W 


iW 


lUO 


200 


50 


M 


200 



Da die Zerlegung des Wassers mehr Wärme erfordert als die 
Bildung von Kohlenoxyd oder selbst von Kohlensäore Wärme ent- 
wickelt, können beide Wassergasprozesse nur unter Wärmezufuhr 
von außen durchgeführt werden. Wir haben nämlich : 
C + J (OJ = CO + 21100 cal. 

C+2Hi,0 = C0i, +2H»+97600— 138000 = CO, -|-2Hg ~4fl-4 cal. 
C -f HjO = CO -f H» -f 26100— 69000 = CO + H, - 42-9 cal. 

Ziehen wir diese Wärmezufuhr gleichfalls in Betracht, so er- 
halten wir: 



Prozeß 


Heizwert 

dea Gases 

preis yKgli- 

lenstoff 


ZnznfOhrende 
Wannemengt 


Wanne- 
geiriiiii 


C+i(0,) + 2N, =C0 + 2N, 

C+2hS=C0, + 2H, 

C+H,0=CO + H, 


68-7 Cal. 
139-5 „ 
1370 , 


-211 Cal. 
4-40-4 , 
+42-9 . 


39-8 Cal. 

99-1 , 
94-1 , 



DerabsoluteWärmegewinnistsomitbeimWasaergase kein großer 
tind wird noch kleiner, wenn man die Wärmeverluste bedenkt, die 
mit der Zufnhr der erforderlichen Wärmemengen in dem Generator 
unvermeidlich verbunden sind. Der Vorteil des Wassergases besteht 
somit keineswegs in einem Wärmegewinn, sondern darin, daß man 
ein Gas von größerem Heizwerte erlangt, weil sich bei einem 
solchen die bei der Verbrennung erzielte Wärme besser aus- 
nützen läßt. 

Wie aus den vorstehenden Betrachtungen sich ergibt, wird, 
wenn man Wasserdampf durch eine Schicht genügend heißer 
Kohlen leitet, der Prozeß anfangs nach der Gleichung C-1-H,0= 
= CO -\- Hj erfolgen. Da aber hiebei Wärme gebunden wird, maß 
sich die Kohlenschicht abkühlen, und daher wird neben dem ersten 
auch noch der zweite Prozeß: C -j- SH^O = CO, + 2Hj auftreten. 



^aovGoOt^lc 



304 WaiaerBa* 

Da nun die Abkühlung immer weiter fortschreitet, wird dieser 
zweite Prozeß immer mehr in den Vordergrund treten, und schließ- 
lich wird — - da auch dieser unter Wärmeabsorption erfolgt — die 
Kohle im Generator so kalt werden, daß der Prozeß zum Stillstand 
kommt, daß also der eingeblasene Wasserdampf die Eohlenschicht 
ganz unzersetzt passiert. 

Dies führt zu der Notwendigkeit, die KohleiifüUung des Ge- 
nerators neuerdings zu erhitzen, was man in der Weise auafßhrt, 
daß man den Dampf abstellt und so lange Luft durch die Kohlen 
bläst (also Luftgas erzeugt, das für sich aufgefangen oder verwendet 
wird), bis die Kohlen genügend heiß geworden. Man nennt das das 
Warmblasen. Ist dies erreicht, so wird der Gebläsewind abge- 
stellt und wieder Dampf eingeblasen (DampfblasenoderGasen), 
bis die Temperatur so weit gesunken ist, daß der Wassergasprozefi 
nicht mehr rationell verläuft. 

Man hat es somit mit einem intermittierendenProzesse 
zu tun, dessen Überwachung nicht nur Aufmerksamkeit erfordert, 
sondern der es auch dort, wo man einen kontinuierlichen Wasser- 
gasstrom braucht und keine Gasglocke aufstellen will, nötig macht, 
mindestens die doppelte Anzahl von Generatoren aufzustellen. 

Wie wir gesehen haben, verlaufen die beiden Wassergasprozesse 
im allgemeinen nebeneinander ; da nun der eine derselben ein weit 
besseres Gas und günstigere Kohleausnützung liefert als der andere, 
ist es von Wichtigkeit, die Bedingungen kennen zu lernen, von 
welchen die Verteilung der Umsetzung auf beide Prozesse abhän^g 
ist. Wir wollen zu diesem Zwecke den Gleichgewichtszustand 
zwischen beiden Reaktionen studieren. 

Zur Ermittlung des Gleichgewichtes in der Gasphase müssen 
wir zunächst eine Reaktion zwischen den in derselben auftretenden 
Bestandteilen aufsuchen. Wir erhalten eine solche einfach, wenn 
wir die beiden Reaktionsgleichungen 

C 4- HgO = CO -f Ha 
und 

C4-2H30 = C0, 4-2H, 

voneinander abziehen. Wir kommen so zu der Beaktion : 
COa + Hj :^t CO + HjO. 
Es ist dies eine umkehrbare Reaktion, bei welcher aus 2 Volumen 
(COj -|- Hg) wieder 2 Volumen (CO -f- HjO) werden, die also bei 
Temperaturen, bei welchen das Wasser als Dampf auftritt (und nur 
um solche kann es sich hier ja handeln), vom Drucke unab- 
hängig ist. Man könnte also vermuten, daß die Zusammensetzung 



^aovGoOt^lc 



WaasBTgM. 305 

des Wassergaaes bei gegebenen Temperaturen vom Drucke unab- 
hängig sei. Dies ist jedoch nicht der Fall, wie nachstehende Be- 
trachtung lehrt. Aus der letzten Reaktionsgleichung folgt für das 
isotherme Gleichgewicht 



K, : 






Ccos Chjo 

Es entspricht daher für eine gegebene Temperatur jedem beliebigen 
Verhältnisse von CO : COa ein anderes Verhältnis von H^ : HgO. 
Um hier zu bestimmten Ergebnissen zu gelangen, müssen wir eine 
Reaktion suchen, welche das Gleichgewicht zwischen der Gasphase 
(die in unserem Falle aus CO,, CO, Hg und HjO besteht) und der 
festen Phase (dem C) bestimmt, and als solche wollen wir die 
schon beim Luftgasprozesse benützte Gleichung 

CO, + C:^>2C0 

wählen. Für diese gilt : 



K, 



Ccoä 



und nun sind die Bedingungen zur Fixierung des isothermen Gleich- 
gewichtes gegeben. Da nun diese letztere Reaktion vom Drucke 
abhängt, muß auch die Zusammensetzung des Wassergaaes vom 
Drucke abhängig sein. 

Es würde uns hier zu weit führen, die Theorie des Wassergas- 
prozesses ausführlicher zu behandeln, um so mehr als dieselbe bereits 
anderwärts*) eingehend besprochen wurde, und begnügen uns hier 
damit, die Ergebnisse einer derartigen theoretischen Untersuchung 
anzuführen. Bezeichnen wir den Dampfdruck mit 11 und 
die Vergasungstemperatur (in " C) mit t, so ist die ideale Zo- 
sammensefaung des Wassergases (d. h, die dem erreichten Gleich- 
gewichtszustände entsprechende Zusammensetzung) folgende; 



•) JUptner, Lehrb. der phjs. Chemie 11, 2, p. ITT, aad Ahrens „Samm- 
Inn^ cheiD. und cbem.-techn. Vorträge", 1904. 



^aovGoOt^lc 





Volum- 
proEente 








0-1 1 0'25 1 0-fi 1 0-76 1 1-0 1 1-5 1 2-0 | 3-6 | S'O | 40 | 5-0 | lO'O 








l = 400" C 






CO 


0-84 


0-1 R 


o-ofi 


0-04 


008 ooa 


0-0? 


0-01 


0-01 


0-01 


0-01 


0-00 






CO, 


1088 


7-«6 


ft-il7 


ft-tl4 


4-46 


«';;■! 


H-2V 


2-97 


«-7;-i 


«-4(1 


2-15 


1-bö 








S1-B9 


h-H4 


l-ÜH 


i\n 


«■114 


7-4« 


«■i.6 


(.-94 


/>-4V 


4-82 


4-fll 


811 






H,0 


66-88 


76-18 


8198 


84-80 


86-67 


88-77 


9015 


9 loa 


91-79 


92-77 


98-58 


95-84 








t -. 600» C 






CO 


26-66 


1887 


U-«5 


11-56 


1003 


H-U 


6-99 


6-SO 


561 


4-78 


422 


2-87 






CO, 


lam 


Ifi-Ofi 


17-1 f. 


I7-7H 


l7-8tJ 


l7-fi7 


17-41 


17-lM 


16-84 


16-32 


15-88 


l4-»2 






H> 


52-S4 


iO-KW 


48-95 


17-14 


15-75 


13-48 


41-81 


40-44 


t9-2S 


17-48 


■;5-Hll 


itl -M 






B,0 




14-18 


19-25 


2a-51 


26-36 


^Ü-71 


8a-79 


ati-24 


<KJ-26 


41-48 


43-91 


51-30 








t = 800''C 






CO 


49-04 


47-81 


4fi'04 


44-46 


4a-06 


4056 


IW-5S 


MHÜ 


a5-4i 


Sfrfti 


30-69 


n-an 






CO, 


0-fif 


1-lf 


302 


2-8f 


S-4> 


4-6fl 


ft-5( 


«-a< 




8-02 




11 Oft 






H. 


5oo; 


■M-m 


l>0 t» 


^0-Ofl 


M-m 


49■«^ 


4H-71 


49-51 


49-21 


48-85 


48-45 


4fi-4t 






H.0 


0-43 


o-9y 


im 




3-44 


4-9U 


«IV 


7-32 


8-43 


10-32 


11-98 


1HÜ9 








t = 1000»C 






CO 


5000 


fiO-OO 


nd-no 


50-00 


50-00 


49-42 


49-42 


49-00 


18-57 


48-35 


47-98 


46-24 






CO, 












o-ar 


0-^5 


0-45 


0-61 


0-71 


0-81 


1-5! 






H, 


60-0< 


f)<)-0( 


M)-Ot 


fi(l-0( 


50-lM 


49-9« 


4H-H! 


49-91 


49-71 


49-71 


49-7? 


49-42 






HtO 


— 


— 


— 


— 


— 


0-41 


0-41 


0-65 


1-03 


1-1 '/ 


1-48 


2-75 








t = 1200°C 






CO 


60-00 50-00 


50-00 


5000 


ftOOO 


50-00 


50*00 50-00 


fto-no 


49-32 


49-31 


49-3 






CO, 












- - 




0-26 


0-25 


0-«. 








50-00 50-0( 


bii-m 


i.l)-|ll 


MHH 


WJ-Ol 


50-0050-O( 


5IHH 


49-8; 


4if8( 


49-Ki 






H,0 


— — 


— 


— 


— 


— 


- 1- 


- 


0-61 


0-64 


0-64 








t = 1400" C 






CO 


50-00 


f.o-on 


50-00 


50-(lfl 


fioon 


5000 


5000 50-00 


60-00 60-00 50-00 


50-or 






CO, 


_ 








— 


— 


_ — 




- 






H. 


50-0« 


bO-(H 


hO-lM 


Mm 


h(MH 


50-(M 


50-00 i0-0< 


iO-00 50-00 50-01 








H.0 


— 


— 


— 


— 


— 


— 


— 


- 


— 


- 


- 


- 





Fig. 87 und 88 geben die ideale Zuaamnieiisetzung des 
Wassergases bei einer und bei vier Atmosphären Dampfspannung im 
Diagramme. Es zeigt sich hier im allgemeinen eine Verschiebung 
der Kurven mit wachsendem Drucke gegen höhere Temperaturen 
hin. Ferner zeigen diese Schaubilder, daß der Gehali an nnzer- 
setztem Wasserdampf von einer gewissen Temperatur angefangen 
rasch abnimmt, während der Gehalt von Kohlenoxyd und Wasser- 
stoff in gleicher Weise rasch steigt. Letztere beiden Kurven ver- 
laufen in ihrem mittleren Teile fast parallel, doch erfolgt das An- 
steigen der Wasserstoffkurve um etwa 200* C tiefer als jenes der 
Kohlenoxydkurve. Gleichzeitig mit der Wasserstoffkurve beginnt auch 



^aovGoOt^lc 



die Eohlensänrekurre (wenn auch langsam) zu steigen, bis sie die 
Waaserdampfkntve schneidet and dann ziemlich gleichzeitig mit 
dieser fällt. 



mg. 87. 

Ideale Tolamprozentiscbe ZnsunineD- 

Beteang dea WaBsergswa bei 1 Ätm. 

Draek. 




T^emnef.aliir Ärv " CtlsMis. 

Hietaas ergibt sich für die Praxis, daß die günstigste Vergasnngs- 
temperatur innerhalb eines Temper aturintervalles von etwa 200" 
liegt und mit dem Dampfdrucke steigt. 

Noch deutlicher wird dies, wenn man den Gehalt des Wasser- 
gases an brennbaren Gasen (CO -f- Hj) berechnet (Fig- 89). 



^aovGoOt^lc 



308 

Vb/.M ' 









^ 




















\ 






Ideala 


Fic, 88. 

nng des Wamergases bei 
4 Atta. Drock. 










\ 




















\ 




























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f 




f 






















1 


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7 


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Jl 


i; 




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^ 











TemfierAtuf -in, "Cels.uis. 



Gehalt des idealen Wassergases an brennbaren 

Gasen in Volnmprozenten, 



Dampf- 
druck in 
Atm. 








400 


600 800 


1000 1200 


1400 


0-1 
025 


23-23 
15-96 


79-00 99-07 
69-76 97-88 


100-00 100-00 
100-00 100-00 


100-00 
100-00 



D.qil.zMBlG001^le 



Dampf- 




Vergasungstemperatup in " C 




druck in 






















Atm. 


400 


600 


800 


1000 


1200 


1400 


0-6 


1205 


63-60 


96-12 


lOOOO 


100-00 


100-00 


0-16 


1016 


5870 


94 52 


100-00 


100-00 


100-00 


10 


8-97 


55-78 


9308 


100-00 


100-00 


100-00 


1-6 


7-60 


5162 


90-44 


99-34 


lOO-OO 


100-00 


20 


6-58 


48-80 


88-24 


99-34 


100-00 


100-00 


2-5 


5-95 


46-64 


86-34 


98 90 


100-00 


100-00 


30 


6-48 


44-90 


84-62 


98-36 


lOO-OO 


100-00 


4-0 


4-83 


42-20 


81-66 


98-12 


99-14 


10000 


50 


4-32 


40-21 


79-14 


97-70 


99-11 


100-00 


100 


311 


34-38 


70-86 


95-66 


99-11 


100-00 



Da die Verbrennung von 1 Mol Kohlenoxyd 68600 cal., die 
von einem Mol Wasserstoff zu flüssigem Wasser 68400 cal, prak- 
tisch also gleiche Wärmemengen liefert, bann diese Tabelle auch 
unmittelbar zur Vergleichung des Brenn wertes der verschiedenen 
Gase dienen. Da 1 Mol jedes Gases bei 0" Temperatur und 
760 mm Quecksilberdruck den Baum von 2242 Liter einnimmt, 
erhält man den Brennwert von 1 jm* obiger Gase in großen Ka- 
lorieen, wenn man ihren Gehalt an brennbaren Gasen mit 

l*»«X^S-ö, = 306multipUziert: 



100 X ^2-42 ■ 



Brennwert von 1 



^ idealem Wassergae 
Kalorie en. 



großen 



Dampf- 




Vergasungstemperatur ir 


• C 




druck in 

Atm. 














400 


600 


800 


1000 


1200 


1400 


0-1 


680 


2417 


3032 


3060 


3060 


3060 


025 


590 


2136 


2995 


3060 


3060 


3060 


0-5 


369 


1946 


2941 


3060 


3060 


3060 


0-76 


311 


1715 


2892 


3060 


3060 


3060 


1-0 


274 


1707 


2848 


3060 


3060 


3060 


1-6 


230 


1580 


2767 


3040 


3060 


3060 


2-0 


201 


1493 


2700 


3040 


3060 


3060 


2-5 


182 


1427 


2642 


3026 


3060 


3060 


3-0 


168 


1374 


2589 


3010 


3060 


3060 


4-0 


148 


1353 


2499 


3002 


3034 


3060 


5-0 


132 


1230 


2422 


2990 


3033 


3060 


10-0 


95 


1052 


2168 


2927 


3033 


3060 



sasiGoOi^le 



310 



WaasergM. 



Diese Zusammenstellung zeigt noch deutlicher, daß der i 
wert des idealen Wasseigasea 

1. mit der Temperatur steigt, 
3. mit wachsendem Drucke fällt. 

















^ 


^ 

^ 


w 


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Ifi 




1 






















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i/n 


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l 




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'Uli 




























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1 
























// 




























J 























Gehalt des idealen WaasergaMB an breaabaren Gasen. 

Bei einem Dampfdrucke von 1 bis 2 Atmosphären liegt die 
günstigste Vergasungstemperatur zwischen 800" und 1000" C, bei 
10 Atmosphären Dampfspannung hingegen zwischen 1000" und 



^aovGoOt^lc 



WusergM. 



311 



1300" C. Es wird sich daher nicht empfehlen, mit Wasserdampf 
von zu hoher Spannung zu arbeiten. 

Ungünstig wirkt auf die Qualität des Waesergases sein Gehalt 
an unzersetztem Wasserdampf und an Kohlensäure, weshalb wir 
auch hier den Einfluß von Druck und Temperatur betrachten wollen. 
fiil* 







^ 




^ 








Fig, 90. 

olumpTozeQliscber Gehalt des 

idealen WosBer^iwB an unzei- 

setzlem Wasserdampr. 










1 
















1 






\ 










1 
















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\ 


ww 


\ 


























































\ 


% 


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\ 


\\^ 


^ 


\ 


























^ 


^\^ 


^ 


^ 


^^ 











Der Gehalt des idealen Wassergases an unzersetztem Wasser- 
dampf (Fig. 90) sinkt rapid mit der Vergasungatemperatur und steigt 
ziemlich langsam mit dem Drucke. Da hiedurch die Entzündbar- 



^aovGoOt^lc 



keit des Gases wesentlich beeinträchtigt wird, darf man (um den 
Gehalt an Waseerdampf nicht erheblich über 10 Volaraprozent 
steigen zu lassen) je nach dem Drucke (1 bis 10 Atmosphären) die 




Vergasnngstemperatur nicht unter etwa TOC bis 800" C sinken 
lassen. 

Der Kohlensäuregehalt (Fig. 91) wirkt hauptsächlich dadurch schäd- 
lich, daß er eine ungünstige Ausnutzung des Kohlenstoffes bedingt. Über- 



D.qit.zeaOvGoOt^lc 



WaBBergas. 



313 



dies aber verschleclitert er die Gase als nicht brennbare Beimengung 
und erniedrigt (ebenso wie der Wasserdampfgehalt) infolge seiner 
hohen, mit der Temperatur rasch wachsenden spezifischea Wärme, 
die Verbrennungstemperatur des Gases. Da er jedoch schon zwischen 



















; 




























1 


K 












1 


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X, \ 










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KS 




■^x 










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k 












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.3 S 
J 5? ^ 



600" und 700" C nur'mehr wenige Prozente beträgt, kommt er bei 
Beurteilung des Generatorgases wenig in Frage. 

Hingegen ist es technisch wichtig, die Mengen von Kohlenatoft 
und Wasserdampf zu kennen, welche zur Bildung von 1 m^ Waaser- 
gas erforderlich sind. Die betreffenden Daten sind in den folgenden 
Tabellen enthalten. 



^aovGoOt^lc 



ZurBildungvon Im* ideal emWas 
Dampfmenge in 



rgas erforderliche 



Dampf- 




Vergaaungstemperatur in 


• C 


















Atm. 


400 


600 


800 


1000 


1200 


1400 


Ol 


0-8887 


0-6050 


06046 


0-6000 


0-6000 


0-60OO 


025 


09202 


06507 


0-5106 


0-5000 


0-6000 


0-6000 


0-5 


0-9397 


0-6820 


0-5194 


0-5000 


0-5000 


0-6000 


0-75 


0-9492 


0-7066 


0-6274 


0-5000 


0-5000 


06000 


10 


0-9651 


0-7211 


05346 


0-5000 


0-6000 


0-500O 


1-5 


0-9626 


0-7419 


0-5478 


0-5033 


0-6000 


O500O 


20 


09671 


0-7660 


0-5588 


0-5033 


05000 


0-500O 


2-6 


0-9702 


0-7668 


0-5683 


0-6055 


0-5000 


0-5000 


30 


0-9726 


0-7766 


05764 


0-5092 


0-6000 


0-500O 


40 


0-9759 


0-7890 


05917 


0-5094 


05043 


O-500O 


60 


0-9784 


O7990 


0-6043 


0-5116 


05044 


0-6000 


100 


0-9846 


O8280 


0-6457 


0-5217 


0-5044 


0-500O 



1 »i> 


Wasserd 


ampf I 


efert datier m* 


idealen 


Gas: 


Dampf- 




Vergasungstemperatur in 


" C 




druck in 
Atm. 














400 


600 


800 


1000 


1200 


1400 


Ol 


1-125 


1-653 


1-981 


2«00 


2-000 


2-000 


0-25 


1-087 


1-537 


1-958 


2000 


2-000 


2-000 


0-5 


1-068 


1-466 


1-925 


2-000 


2-000 


2-000 


0-75 


1-053 


1-415 


1-896 


2-000 


2000 


2-000 


1-0 


1047 


1-386 


1-871 


2-000 


2-000 


2-000 


1-6 


1-039 


1-348 


1-825 


1-986 


2-000 


2-000 


2-0 


1-034 


1-323 


1-789 


1-986 


2000 


2-0OO 


2-6 


1-031 


1-304 


1-759 


1-978 


2-000 


2-000 


3-0 


1-028 


1-289 


1-736 


1-963 


2-000 


2-000 


4-0 


1-024 


1-269 


1690 


1-963 


1-983 


2-000 


6-0 


1-022 


1-261 


1-655 


1-965 


1-982 


2-000 


10-0 


1-016 


1-208 


1-548 


1-916 


1982 


2-000 



Diese letztere Tabelle gewinnt für die Praxis besonderen Wert, 
weil sie eine einfache Kontrolle des Generatorganges ermöglicht, indem 
aie die dem Verlaufe des Prozesses entsprechende ideale Vergaaungs- 



^aovGoOt^lc 



316 



temperatur zu bestimmen erlaubt. Ist ferner noch der Gehalt des 
Gases an einem einzigen Gaabestandteile bekannt, z. B. von COj, der 
mittels eines automatischen Gasanalysenapparates, wie A d o s und 
des von Strache leicht ermittelt werden kann, so läßt sich hieraus 
die ganze Gas Zusammensetzung ableiten. 

1 irt' Waasergas enthält Gramme Kohlenstoff: 



Dampf- 




Vergasungstemperatur in 


• 


















Atm. 


400 


600 


800 


1000 


1200 


1400 


0-1 


695 1 


211-40 


266-14 


267 60 


267-60 


267-60 


0-26 


42-71 


186-96 


261-23 


267-60 


267-60 


267-60 


06 


3227 


170-19 


257-22 


267-60 


267-60 


267-60 


075 


2719 


157-08 


252-94 


267-60 


267-60 


267-60 


10 


2403 


149-27 


249-08 


267-60 


267-60 


267-60 


1-5 


20-07 


138-14 


242-07 


265-83 


267-60 


267-60 


20 


17-61 


13059 


236-13 


266-83 


267-60 


267-60 


25 


17-06 


124-81 


231-06 


26466 


267-60 


267-60 


30 


1466 


120-16 


226-71 


26321 


267-60 


267-60 


40 


12-90 


112-93 


218-52 


262-57 


266-30 


267-60 


60 


11-66 


107-58 


211-78 


261-45 


26525 


267-60 


100 


8-30 


91-96 


189-62 


256-99 


266 25 


267-60 



1 m^ Wasserdampf vergast Gramme Kohlenstoff 
(Fig. 92): 



Dampf- 




Vergaaungstemperatur in 


• C 


















Ätm. 


400 


600 


800 


1000 


1200 


1400 


Ol 


66-96 


349-44 


625-44 


535-20 


535-20 


535-20 


0-26 


46-41 


287-30 


511-61 


535-20 


636-20 


536-20 


0-5 


34-81 


249-54 


495-23 


536-20 


636-20 


635-20 


0-76 


28-64 


222-34 


479-69 


536-20 


536-20 


635-20 


10 


25-16 


207-00 


465-92 


63520 


635 20 


635-20 


1-5 


20-85 


186-19 


441-89 


528-17 


635-20 


635-20 


2-0 


18-21 


172-74 


420-77 


628-17 


535-20 


535-20 


2-6 


17-67 


162-77 


406 64 


523-66 


535-20 


636-20 


3-0 


16-07 


154-93 


393-32 


516-91 


535-20 


635-20 


4-0 


13-22 


143-13 


369-31 


511-52 


626-17 


635-20 


5-0 


11-81 


134-64 


360-45 


611-14 


62687 


535-20 


10-0 


8-43 


116-06 


293-67 


490-68 


626-87 


535 20 



sasiGoOi^le 



316 



Wauergss. 



Wird der Wasaerdampf des Gases — wie dies in der Praxis 
oft der Fall ist — kondensiert, so ändert sich natürlich seine Zu- 
sammensetzung und sein Brennwert entsprechend. 

Die Berechnung seiner Zusammensetzung aus dem direkt be- 
stimmten Kohlensäuregehalte ist hier sehr einfach. Ist nämlich der 
COj-Gehalt des trockenen Gases ^ c Volumprozent, so ist sein 
Gehalt an: 

Kohlenoxyd = 50 — f c Volumprozent 
Wasserstoff =; 50 -f- J c „ 

Als Beispiel wählen wir das bei 800" C und 2'5 Atm.Dampf- 
spimnung gewonnene Gas. Ist der Kohlensäuregehalt zu 6'84 Volum- 
prozent gefunden worden, so ist sein Gehalt an 

CO = 50 — 1-5 X 6-84 — 39-74 Volumprozent 
H, = 50 + 0-5 X 6-84 = 53 42 

Die Tabellen auf den Seiten 317 und 318 enthalten die wich- 
tigsten Daten über das trockene Wassergas. 

Gegenüber den nassen Gasen, bei denen für einen und denselben 
Druck der Eohlensäuregehalt anfangs mit der Temperatur bis zn 
einem Maximum steigt, um später wieder abzunehmen, zeigen die 
trockenen Gase ein weit regelmäßigeres Verhalten: Mit steigender 
Temperatur sinkt bei konstantem Drucke ihr Kohlensäuregehalt, 
während sowohl Kohlenoxyd als Wasserstoff zunehmen. Bei konstanter 
Temperatur hingegen wächst mit dem Drucke der Kohlensäuregehalt, 
während- jener an Wasserstoff und an Kohlenoxyd sich verringert. 

Die folgende Tabelle enthält die technisch wichtigen Angaben 
über die aus 1 m' Wasserdampf gewinnbaren Mengen trockenen Gases; 



D«mpf- 




liefert 1)ei 




spaunoug in 
Atm. 




tit 


■ trocicenea WasaeTg:aa 




«fO'C 


600° C 


800° C 


1000° c 


1200° C 


1400° C 


Ol 


0-373 


1-518 


1-972 


2000 


2-000 


2-000 


0-25 


0-259 


1-304 




939 


2-000 


2-000 


2-000 


0-5 


0-192 


1-184 




889 


2-000 


2-000 


2000 


0-75 


0-160 


1082 




845 


2-000 


2-000 


2-000 


10 


0-141 


1-021 




807 


2000 


2-000 


2-000 


1-5 


0-117 


0-934 




736 


1-978 


2-000 


2-000 


20 


0-102 


0-876 




679 


1-978 


2000 


2-000 


2-6 


0-092 


0-831 




630 


1-966 


2-000 


2-000 


30 


0-084 


0-790 




689 


1-943 


2-000 


2-000 


40 


0-074 


0-743 




616 


1-940 


1-971 


2-000 


50 


0-066 


0-702 




467 


1-927 


1-969 


2-000 


100 


0-047 


0-588 




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1-969 


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§88' 



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jdnyGoot^lc 



Die günstigsten Bedingungen zur Erzeugung von trockenem 
Wassergaa sind also dieselben, wie für die Darstellung von nassem 
Gas. 

Wir haben bisher den Fall besprochen, daß im Wassergas- 
generator tatsächlich der Gleichgewichtszustand erreicht worden sei. 
Wir wollen nun auch jenen in der Praxis nicht selten vorkommenden 
Fall ins Auge fassen, wo das Gleichgewicht nicht erreicht wurde. 

Bläst man Wasserdampf durch eine Schicht glühender Kohlen, 
so wird offenbar an der Berührungsfläche zwischen Dampf und 
Kohle die Reaktion vollkommen verlaufen, d, i. in kurzer Zeit 
Gleichgewicht eintreten. Beim Weiterstreichen des Gasstromes vrird 
derselbe nun in zweierlei Weise eine Veränderung erleiden können. 
Einerseits wird teils durch Diffusion, teils durch mechanische 
Mischung eine Reaktion zwischen den inneren, wasserdampfreicheren 
Schichten des Gasstromes und der Außenschicht eintreten ; ander- 
seits wird aber auch das Gleichgewicht in der Außenschicht dadurch 
eine Störung erleiden, daß dieselbe mit anderen Kohlenpartien in 
Berührung tritt. Strömt das Gas von kälteren zu heißeren Kohlen- 
schichten (Gegenstrom), so wird anfangs in der Außenschicht ein 
kohlensänrereicheres Gas entstehen, das später mit heißerer Kohle in 
Berührung kommend, im stände ist, neue Kohlenmengen zu oxydieren 
und sich daher immer mehr an Kohlenoxyd anreichert. Strömt 
hingegen umgekehrt der Dampf von den heißesten zu immer 
kälteren Kohlen schichten (Parallelstrom), so wird sich anfangs in 
der Außenschicht ein kohlenoxydreiches Gas bilden, und im Weiter- 
streichen wird sein Kohlenoxydgehalt ab-, sein Kohlensäuregehalt 
aber zunehmen müssen. 

Wir wollen nun nochmals die Reaktion zwischen der äußeren 
Gasschiebt und dem inneren Dampfstrome betrachten. Arbeiten wir 
nach dem Gegenstromprinzipe, so kann der Wasser dampf des 
Innenraumea auf die äußere Gasschicht nur in der Weise chemisch 
einwirken, daß CO zu CO^ oxydiert und H^ frei wird. Der Brenn- 
wert des Gases bleibt somit — vorausgesetat, daß die Temperatur 
konstant bleibt oder sinkt (was Ja möglich ist, weil die Außen- 
schicht des Gasstromes wärmer sein wird als der eingeblasene 
Dampf) — ungeändert. Steigt aber die Durcbschnittstemperatur des 
Gasstromes, was ja, da das Gas in immer heißere Partien des Gene- 
rators strömt, wahrscheinlich ist, so nimmt diese Reaktion ab, und 
tatsächlich eintretende Verbesserung des Gases ist dann nur durch die 
Oxydation glühender Kohle durch die Kohlensäure und den Wasser- 
dampf der Außenschicht, sowie den nach außen diffundierenden 
Wasserdampf zu erklären. 



^aovGoOt^lc 



320 WMwtyM. 

Arbeiten wir jedoch nach dem Parallelatromprinzipe, so wird die 
anfangs gebildete heiße Außenschieht kräftig auf den Wasserdompf 
reagieren (die Diffuaion wird übrigens auch ebenso, wie die Reak- 
tionsgeschwindigkeit, wegen der höheren Temperatur größer sein) 
und es wird das Gas gleichfalls ohne nennenswerte Änderung seines 
Brennwertes an Wasserstoff reicher, an Kohlenoxyd aber ärmer 
werden. Eine Verbesserung der Gasqualität tritt hier, ebenso, wie 
früher, durch Einwirkung des nach außen diffundierenden Wasser- 
dampfes auf die glühenden Kohlen ein. Anderseits aber wirkt der 
Umstand auf die Gasqualität ungünstig, daß derselbe mit immer 
kälteren Kohlen in Berührung kommt und daher immer mehr 
Kohlensäure gebildet wird. 

Erstere Art des Gasens ist offenbar vorteilhafter, um so mehr, 
als hiebei auch der Dampf-, bezw. Gasstrom allmähhch vorgewärmt 
wird. 

Betrachten wir die durchschnittliche Zusammensetzung des 
Wassergases, im Falle der Gleichgewichtszustand nicht erreicht 
würde, so finden wir in demselben unter allen Umständen zwischen 
Kohlensäure, Kohlenoxyd und Wasserstoff die Beziehung, daß das 
Wasserstoff- GasYol um gleich ist der Summe von Kohlenoxyd volum 
und doppeltem Kohlensäure volum. Daneben findet sich natiSrlich 
noch Wasserdampf. Die Zusammensetzung des nassen Wassergases 
sowohl, wie diejenige des trockenen, wird also unter allen Um- 
ständen einem Gleichgewichte entsprechen, das aber bei gleicher 
Dampfspannung einer anderen (der „idealen") Vergasungstempe- 
ratur zukommt, die natürlich, ebenso, wie beim Luftgas, niederer, 
als die wirkliche Vergasungstemperatur liegen wird. 

Dr. Hugo Strache und B. Jahoda haben den Einfluß von 
Schichthöhe, Wind- und Dampf-Geschwindigkeit auf den Verlauf 
des Prozesses beim Warmblasen und beim Vergasen studiert, und 
hiebei folgendes gefunden: 

Beim Warmblasen entsteht im Anfang (wenn die Tempe- 
ratur des Brennstoffes noch nieder ist) fast nur Kohlensäure und 
kein Kohlenoxyd, während mit steigender Temperatur die Bildung 
von Kohlenoxyd zunimmt. Es handelt sich hier eben um das schon 
früher besprochene Gleichgewicht: 

2C0:^tC0g + 

Da abet von einem bestimmten Luftvolum bei der Bildung 
von Kohlensäure weniger Kohlenstoff aufgenommen vrird, als bei 
der Bildung von Kohlenoxyd, so ist der Brennstoffverbrauch zu 
Beginn des Blasens weit kleiner, als später, während die pro Minute 
entwickelte Wärmemenge zu Beginn weit größer ist, als später. 



^aovGoOt^lc 



Waneigui. 331 

Der Wärmeverlust durch das waxm abziehende Generatorgas 
wächst natürlich mit der Temperaturerhöhung. Die im Generator 
aufgespeicherte Wärme ist offenbar die Differenz aus der entwickelten 
Wärme und dem Wärmeverlust. Den Quotienten aus aufgespeicherter 
Wärme und verbrauchter Kohlenstoffmenge nennt Strache den 
„Nutzeffekt beim Warmblasen", Er ist im Anfange des 
Blasens (bei niederer Temperatur) hoch und fällt mit steigender 
Temperatur und wachsendem Brennmaterial verbrau che. 

Kohlensäuregehait*) und Nutzeffekt heim Warmblasen erreichen 
im Durchschnitte bei der Temperatur von: 
G2b° C . . . . 80% Nutzeffekt . . . . 18 % COj-Gehalt 
672" C . . . . 707o B .... 16 % „ „ 

929» C . . . . 407o „ .... 7-67o „ 

1300» C . . . . 307o „ .... 4-6»,o „ „ 

Der Gesamt-Nutzeffekt fär eine bestimmte Blasezeit fällt rapid 
zwischen 660 und 900*^; es ist daher günstig, die Temperatur des 
Generators nicht über 900" zu steigern. 

Die Wärmeverluste beim Warmblasen lassen sich zum großen 
Teile zur Vorwärmung des Wasserdampfes ausnützen (natürlich 
nur bei Erzeugung von reinem Wassergas). 

Die Wärmeverluste beim Gasen (Dampfblaaen) sind von 
der Dampfgeschwindigkeit und der Temperatur des 
Generators abhängig. Zu geringe Dampfgeschwindigkeit gibt eine 
geringe Gasmenge und daher verhältnismäßig großen Wärmeverlust 
durch Ausstrahlung ; eine zu große Dampf gesch windigkeit hingegen 
wirkt wegen des unzersetzt durchgehenden Wasserdampfes (nicht 
erreichter Gleichgewichtszustand) ungünstig. Da der Wasserdampf 
eine hohe spezifische Wärme besitzt, werden in letzterem Falle 
dem Generator große Wärmemengen nutzlos entführt. 

Aus diesen Untersuchungen ergibt sich : 

1. daß sowohl die unzersetzt durchgehende Dampfmenge, als 
der COj-Gehalt des Gases bei bestimmter Temperatur des Genera- 
tors mit zunehmender Dampfgeschwindigkeit stark zunimmt, und 
zwar Kohlensäure und Dampf in ähnlicher Weise; 

2. daß sowohl der Dampfgehalt als der Kohlensäuregehalt des 
Rohgases mit zunehmender Temperatur bei gleichbleibender Dampf- 
geschwindigkeit abnimmt, nnd 

3. daß Kohlensäure- und Dampfgehalt auch bei niedrigen 
Temperaturen durch Verringerung der Dampfgeschwindigkeit auf 
ein Minimum herabgedrückt werden können.**) 

*) Der CO,.Gehalt ist hier natQtlich gröCar, als dem GleichgewichtszDBtande 
eutoprecheD wUrde. 

**) Der Orenzwert entspricht dem eTreichten OleichgenichtsEiutande. 



Japtner, Ohsm. TeoliDologis d. S 



sasiGoOi^le 



Woasergfti. 



Der Nutzeffekt beim Gasen berechnet sich aus dem 
Kohlenstoff-Verbrauche beim Gasen, dem Wärmeveriust des Geijera- 
tora und dem Heizwert des erzeugten Wassergases. Der Wärme- 
veriust setzt sich zusammen aus der Bildungswärme, der Eigen- 
wärme des erzeugten Wassergases und des nnzersetzt durchgehen- 
den Dampfes, sowie der Wärmeausstrahlung des Generators. Es 
ergibt sich für jede Temperatur eine bestimmte Dampfgeschwindig- 
keit, bei welcher das Maximum des Nutzeifektes erreicht wird. Die 
Höhe dieses Maximums achwankt zwischen 87% und 937o- 

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Fig. es. 

(Nach Straobe and Jahoda.) 

Aus dem Kohlenstoffverbrauche beim Blasen und beim Gasen 
und aus dem Wärmeverluste beim Blasen und beim Gasen läßt 
sich der Gesamt-Nutzeffekt für jede bestimmte Dampfge- 
schwindigkeit berechnen. Er ändert sich ähnlich, wie der Nutz- 
effekt beim Gasen. 



^aovGoOt^lc 



HUchgas, Gicbtgaae und regenerierte TeibreiiDQngsgage. 323 

Fig. 93 zeigt diese Verhältnisse för eine bestimmte Ge- 
schwindigkeit im Diagramme. 

Auch die Totalnutzeffekte zeigen bei einer ganz bestimmten 
Dampfgesehwindigkeit ein Maximum, dieses beträgt 
bei 780" C . . . . 72-57o 
„ 860» C . . . . 77% 



Obungsthemen: 

Hier können analoge Versuche, wie beim Generatorgas 
gestellt werden. 



XXn. Kapitel. 

Hiscbgas, Gichtgase und regenerierte Yerbrennungsgase. 

Die Darstellung von reinem Wassergas bietet allerdings den 
Vorteil, ein Gas von hohem absolutem und pyrometrischem Heiz- 
effekte zu erhalten, was für gewisse Zwecke von Wichtigkeit 
sein kann. 

Abgesehen davon, daß dieses Gas nur auf Kosten fremder 
Energie (zur Zersetzung des Wasserdampfes) und mit Anwendung 
eines Dampfkessels (dessen Anlage- und Betriebskosten ja auch in 
Rechnung fallen) gewonnen werden kann, und daß das beim An- 
heizen (Blasen) entstehende (bei rationellem Betriebe kohiensäur©- 
reiche) Luftgas nicht direkt, sondern nur für Nebenzwecke (Er- 
hitzen des Wasserdampfes, etc.) benutzt werden kann, bietet dieser 
Prozeß noch folgende zwei Nachteile : 

1. Einen intermittierenden Prozeß (Zwei-Phasen-Prozeß), der 
schwieriger zu leiten ist und kompliziertere Urasteuerungsvorrich- 
tungen erforderlich macht, deren Anschaffung, Erhaltung und 
Wartung Kosten verursacht, und 

2. eine ansehnhche Vergrößerung der Anlage, da, um in einer 
bestimmten Zeit eine gewisse Gasmenge zu erhalten, mindestens 
zweimal so viele Generatoren erforderlich sind, als bei kontinuier- 
lichem Betriebe. 

Man verfiel daher auf den Gedanken, die beiden Prozesse des 
Anheizens und der Wassergaserzeugung gleichzeitig neben- 
einander in einem und demselben Generator durchzuführen, wo- 
durch man das sogenannte Mischgas oder Dowsongas erhält, 

21* 



^aovGoOt^lc 



324 Hisohgas, Oictitgue and regenerierte YerbreniiangggaBe. 

Da man hiebei Gas von möglicliat hohem Heizwert gewinnen 
will, wird man im allgemeinen trachten, mögliehst wenig Kohlen- 
sänre zu erzeugen. Doch erfordert auch dieser Umstand Überlegung, 
weil mit abnehmendem Kohlensäuregehalte der Stick stoffgehalt 
des Gases wesentlich zunimmt, wodurch der pyrometrische und 
absolute Heizeffekt des Gases (letzterer pro Volumseinheit ge- 
rechnet) her abgedrückt wird. 

Wir wollen uns hier darauf beschränken, die idealen Fälle zu 
betrachten. 

Wie wir gesehen haben, gibt der Prozeß: 
C + HjO = CO + H, 
für je 12 if Kohlenstoff, die vergast werden, eine Wärmeabnahme 
von — 42900 Kalorieen, während der Prozeß : 

C + i(0,) = CO 
für je 12 g Kohlenstoff einen Wärmegewinn von -J- 21100 Kalorieen 
liefert. 

Wenn wir somit die Temperatur des Generators konstant er- 
halten wollen, so müssen wir — wenn wir von allen sonstigen 
Wärmeverlust«n absehen— durch den zweiten Prozeß so viel Wärme 
entwickeln, als der erste verbraucht. Wir werden somit auf ein 
Atom Kohlenstoff, das wir mit Waaserdampf vergasen, rund zwei 
Atome Kohlenstoff mit Luft vergasen 'müssen. Dies führt zu der 
idealen Bedingungsgleichung : 

3 C 4- H,0 + Og + 4 Nj = 3 CO -f- H, + 4 Ng 
was der folgenden volumprozentischen Zusammensetzung des 
Mischgases entspricht : 

Kohlenoxyd 37'5 Volumprozent 

Wasserstoff 12-5 „ 

Stickstoff 50-0 

1000 Volumprozent 
Anderseits sind bei dem Prozesse : 

C + 2 HjO = COj + 2 H, 
für je 12 ff Kohlenstoff 40400 cal. durch den Luftgasprozeß auf- 
zubringen. Es kommen also auch hier auf je ein Atom Kohlen- 
stoff, das mit Wasserdampf vergast wird, rund zwei Atome Kohlen- 
stoff, die mit Luft vergast werden müssen. Die ideale Urasetzungs- 
gleichung ist somit : 

3 C + 2 HgO + Ob + 4 Ng = CO, + g Hj + 4 Nj -1- 2 CO, 
was als ideale volumprozentische Zusammensetzung dieses Gases 



^aovGoOt^lc 



Miecbgu, Gichtj^aM ond regeaeTierl« Verbrontinngs^aM. 335 

Kohlensäure ll'l Volumprozent 

Kohlenoxyd 22*2 

Wasserstoff 22-2 „ 

Stickstoff 4Ö-5 „ 

lOO'O Volumprozent 
Dort, wo man nicht' mit reinem Kohlenstoff, sondern mit natür- 
lichen festen Brennstoffen arbeitet, kommen hiezu noch die De- 
stillationsprodukte derselben, wodarch der Stickstoffgehalt der Gase 
noch weiter erniedrigt wird.*) 

Ferner aber wird in allen diesen Fällen wegen des Gleich- 
gewichtes 

CO + H^O :^ CO, + H, 
noch eine gewisse Menge Waaserdampf hinzutreten, die unter Um- 
ständen recht bedeutend sein, ja sogar die Verwendbarkeit des 
Mischgases in Frage stellen kann. 

Eine eingehendere Behandlung der sehr komplizierten Theorie 
des Mischgasprozesses würde hier zu weit fuhren. 

Wir haben schon früher erwähnt, daß der Mischgasprozeß 
eigentlich darauf hinaus läuft, einen Teil des zu vergasenden 
Kohlenstoffes mit Lnftsauerstoff, einen anderen aber mit dem Sauer- 
stoff eines Oxydes (das Wasser) zu verbrennen. Dies geschieht auch 
beispielsweise im Eisenhochofen (und in anderen Schachtöfen). Hier 
wirkt neben dem Luftsauerstoff der Sauerstoff des Eisenoxydes auf 
die Kohlen oxydierend, und zwar vorherrschend nach der Gleichung; 

3 + Fe^Os = 2 Fe -(- 3 CO 
obwohl auch die Reaktion 

3 C -f 2 Fe^Oa = 4 Fe -}- 3 COj 
nicht ausgeschlossen ist. Da diese Gase aus dem oberen Teile 
der Schachtöfen, die man Gicht heißt, entweichen, werden sie 
Gichtgase genannt. 

Die normale Zusammensetzang der Hochofengichtgase schwankt 
etwa zwischen folgenden Grenzen; 

Mittel 
Kohlensäure .... 5 — 16 Volumprozent 12 Volumprozent 
Kohlenoxyd .... 20 —32 „ 24 „ 

Wasserstoff ... 0-1— 4-5 „ 2 „ 

Meftan 0-2— 2-6 „ 2 „ 

Stickstoff ..... 56 —63 „ 60 „ 

*) Infalge der unvermeidlichen WOrmeTerlaste wird es übrigeDS in praxi 
nötig Bein, aaf ein Atom lu WaBaeigaa umzuwandelnden Kohlenstoff mehr als 
zirei Atome KohlenatofF auf Luftgaa zu verarbeiten. In der Fraiis bat sich er- 
geben, daG auf ein Volum Waaeergas drei bis fünf Volum Lnftgu erswngt wer- 
dsD mUiBen. 



^aovGoOt^lc 



326 Mischgaa, Gichtgase und legenerierte VerbrenDUDga^ou. 

Sie haben daher einen ziemlich hoben Heizwert. Ihr Wasserstoff- 
gehalt stammt von der Luftfenchttgkeit, die durch die Kohlen 
zerlegt wird, der Methangehalt dürfte, da man zur Beschickung 
der Hochöfen Koke oder (seltener) Holzkohle verwendet, auf direkte 
Synthese zurftckzuführen sein. Da — wie »choa erwähnt — hier ein 
erheblicher Teil des in den Gichtgasen enthaltenen Sauerstoffes 
nicht aus Luft, sondern aus den Erzen stammt, müssen dieselben 
bedeutend weniger Stickstoff enthalten als das Luff^as; daß sie 
auch noch Kohlensäure enthalten, wird einerseits durch die Gleich- 
gewichtsverhältnisse (in den kälteren Partien des Hochofens zerfallt 
ein Teil des Koblenoxydes nach der Gleichung 2 CO = CO^ -|- C), 
anderseits durch den Beduktionsvorgang (3 CO -|- FejOj = 3 COj -|- 
-(- 2 Fe) erklärt. 

Ebenso, wie man den Sauerstoff des Wassers oder der Metall- 
oxyde zur teilweisen Oxydation von Kohlenstoff benutzt, kann man 
atich den Sauerstoff der Kohlensäure zur Verbrennung von Kohlen- 
stoff anwenden : 

C+C0, = 2C0. 

Man kann dies bewerkstelligen, indem man kohlensäurereiche Gase 
durch eine Schicht glühender Kahlen streichen läßt, und bezeichnet 
den Vorgang als Regeneration. Als solche zu regenerierende 
Gase empfehlen sich die Gase von Kalküfen, Verbrennungsgase und 
die eben besprochenen Gichtgase. Namentlich letztere scheinen 
wegen ihres niederen Stickstoffgehaltes hiezu besonders geeignet 

Würde es uns gelingen, auf diese Weise den ganzen Kohlen- 
sänregehalt eines Gichtgases der oben gegebenen mittleren Zu- 
sammensetzung zu Kohlenoxyd zu reduzieren, so erhielte man ein 
Gas von folgender Zusammensetzung 
60 



53" 58 Volumprozent 



„ . , , 24 + 2 X 12 . 
Kohlenoxyd =; ' ^ — = 4 



1-78 „ 

dessen Brennwert natilrlich bedeutend höher wäre, als der des 
ursprünglichen Gichtgases. 

Wie sieht es nun mit dem Wärmebedarf für die fragliche 
Umsetzung aus? 

Der Vorgang: 

COa-f C=2C0 



^aovGoOt^lc 



Miachgas, Oichtf^ase and regenerierte VeibrennuDffagaae. 327 

ist mit einem Wärmeabgange von 97600 — 2 X 26100 = — 45400 cal. 
verbunden. Wollen wir denselben, wie früher beim Mischgase, durch 
den Prozeß 

C + = CO 4- 2H00 cal. 
hereinbringen, so müssen wir auf je 1 Mol in den Gasen ent- 

45 '4 
haltene Kohlensäure ^ oder nahezu 2 Atome Kohlenstoff in Luft- 
gas verwandeln. Wir kommen also so ziemlieh auf dieselben Ver- 
hältnisse wie beim Wassergas (und werden also auch, wie dort, in 
Wirklichkeit statt 2 Molen 3 bis 5 Mole Kohlenstoff zu Kohlen- 
oxyd verbrennen müssen). Gehen wir von der Voraussetzung aus, 
daß wir auf 1 Mol CO^ je 2 Mole CO durch direkte Verbrennung 
gewinnen müssen, so erhalten wir folgende theoretische Zusammen- 
setzung des regenerierten Gichtgases : 

fin -I- 4ii' 1 A 

Stickstoff = T; Y = 58-06 Volumprozent 
Kohlenoxyd = ^*+^ j^ ^^ = 3974 



1-81 



Methan = 



110 



In Wirklichkeit wird man aber wegen der unvermeidlichen 
Wärmeverluste, wie schon erwähnt, eine noch größere Menge von 
Kohle mit Luft verbrennen müssen. Wären dies pro Mol zu re- 
duzierende Kohlensäure 3 Grammatome Kohlenstoff, so erhielte man 
ein Gas von folgender theoretischer Zusammensetzung : 

Stickstoff — T^ ■ ^ . . 5921 Volumprozent 

IT w ,24+36 + 24 „„.„ 

Kohlenoxyd ' ' = . . 3893 „ 



Wasserstoff ~~- = . . 093 „ 

In Wirklichkeit wäre dieses Ergebnis jedoch nur bei genügend 
hoher Vergasungstemperatur zu erreichen, da andernfalls unrege- 
nerierte Kohlensäure zurückbleiben müßte. 

Zur praktischen Verwendung ist diese Methode nicht gelangt. 



^aovGoOt^lc 



328 Apparats sat tsohniiehen Q«wiiinanK von Heiiguen. 

Übnngsthemen : 

Darstellung von Mischgas in ähnlicher Weise, wie bei den 
vorhergehenden beiden Übungen. 

Einwirkung von Luft und Kohlensäure auf eine Schicht 
glühender Kohlen. 



XXm. Kapitel. 

Apparate znr tecbniscben Gewinnung von Heizgasen. 

(Generatorenanlagen.) 

Die Apparate, deren man sich zur technischen Gewinnung 
von Heizgasen bedient, nennt man Gasgeneratoren, oder kurz 
Generatoren (franzöafech gazogene, englisch producer); 
daneben kommt auch noch die Bezeichnung Gaserzeuger, oder 
(nach Wedding's Vorschlag) Gaser vor. Es sind dies im all- 
gemeinen mit feuerfestem Material ausgekleidete Hohlräume, die 
mit Kohlen (beziehungsweise mit Holz oder Torf) gefüllt werden, 
und durch welche Verbrennungsluft, oder Dampf, oder gleich- 
zeitig Luft und Dampf meist in der Bichtung von unten nach auf- 
wärts passiert. 

Hat man ea mit Generatoren zur Erzeugung von Luftgaa za 
tun, so kann die Bewegung der Gasmassen im Generator entweder 
bloß durch Zug (also mittels einer Esse) oder durch Druck 
(mittels eines Gebläses) bewerkstelligt werden. Man unter- 
scheidet daher Zug- und Gebläse-Generatoren. Letztere 
müssen natürlich unten geschlossen sein. 

Wir wollen zunächst die Generatoren für die Luftgaser- 
zeugung besprechen. 

Die Luftgasgeneratoren sind offenbar ursprünglich aus 
den Treppenrostfeuerungen (siehe später) entstanden, und waren 
anfangs unmittelbar an den Ofen angebaut, für welchen sie das 
Heizgas liefern sollten (Halbgasfeuerungen), Diese Ent- 
wicklung zeigt sich deutlieh an den folgenden Typen : 

Fig, 94, Generator von Bogtius. Der Generatorranm 
G ist gegen die Feuerung zu durch eine vertikale, gegen außen zu 
aber durch eine geneigte Mauer begrenzt, welch letztere als Rutsch- 
fläche für die chargierten Kohlen dient. Die Füllöffnung a kann 
mittels des Schiebers s s geschlossen werden. Die geneigte Vorder- 
wand wird von einer Eisenarmierung b getr^en. In derselben ist 



^aovGoOt^lc 



Apparute eot tecIiniBcheD OewiDnDHg von Heizgasen. 339 

eine SchürÖfTnang angebracht, durch welche Luft in den Generator 
treten kann. Nach unten ist der Generatorraum G vom Aschen- 
^1 A durch den schiefen Rost r r getrennt. Die in der Rück- 
wand wie in der Cieneratordecke angebrachten Kanäle c gestatten 
ein Vorwärmen der zur Feuerung tretenden Verbrennungsluft. 

Fig. 95—96. Doppel- 
generatorvonBoStius. 
Derselbe ist aus dem vorigen 
dadurch entstanden, daß zwei 
Generatoren mit den Rück- 
wänden aneinander gestolSen 
und die Zwischenwand weg- 
gelassen wurde. Hiedurch 
wird nicht nur Mauerwerk 
erspart, sondern auch die 
Wärmestrahlung an derPi ück- 
wand vermieden, wobei frei- 
lich (übrigens zum Vorteile 
des Generatorbetriebes) auf 
das Vorwärmen der Verbren- 
nungsluft an dieser Stelle 
verzichtet werden mußte. 
Die Luftkanäle sind daher 
hier in die Seitenwände 

verlegt. Aus naheliegenden ^ _.. ' „ .... 

» jjLf Gasgenerator Ton Boetius. 

Gründen wurde der schiele 

Rost durch einen Planrost ersetzt. R ist der Rost, c sind die Luft- 
kanäle. 

Geräumiger als die Vorigen sind die Bicheroux-Generar 
toren (Fig. 97 und 98), die entweder mit Treppenrost T und 



Fig. 96. 

Doppelgenerator i 



^aovGoOt^lc 



Apparate zur techaiscben Oewinoimg von Heizgasen. 



schiefem Rost R, oder mit einem Planrost t abgeschlossen sind, f ist 
die FallÖffnung, Sie sind gleichfalls gewöhnlieh unmittelbar an 
die Feuerung angebaut. 

Seht verbreitet sind die Schachtgeneratoten YOn Wilhelm 
und Ffiediieh Siemens. Sie werden getrennt von dem mit 
den Gasen zu heizenden Ofen erbaut. Um Wärmevetluste möglichst 
zu vermeiden und auch an Mauetwetk zu sparen, werden sie oft 




Fig. 99. SiemeDB-GeiiBTatareii. 

in die Erde gebaut, und mehrere in Reihen nebeneinander oder im 
Viereck aneinander geschlossen, Fig. 99 und 100 zeigen eine Anlage 
der letzteren Art im Aufriß und Grundriß. Erstere Figur zeigt zwei 
mit der Rückwand aneinander stoßende Generatoren (I und II) im 
Vertikalschnitt. Unten sind dieselben mittels eines Treppenrostes T 
und eines schiefen Rostes R abgeschlossen. Der Grundriß zeigt die 
vier Generatoren I, II, III und IV ins Viereck gestellt, f sind die 



^aovGoOt^lc 



Apparate zur tachaischen GeiriiinDiig Tun Heizgasen. 



331 



FQlIschächt«, deren 2 für je einen Generator vorhanden sind, a sind 

Schürlocher, die mit einem Deckel oder Pfropf verschlossen werden 
können. Alle vier Generatoren haben einen gemeinsamen Gasabzug. 
Die Rfickwand der Generatoren ist hier schief angeordnet, damit 
die Loft nicht längs derselben, wo sie — wenn sie vertikal stünde — 




Fig. 100. Siemena-Geueratoreii. 

infolge der lockeren Lage der Kohlen den geringsten Widerstand 
fände, aufsteigen kann. Die Haupt-Zugrichtung ist hier, wie in allen 
übrigen Figuren, durch Pfeile ange- 
deutet. 

Eine eigentümliche Einrichtung 
besitzen die Füllschächte (in 
F^. 101 im Detail dargestellt). Sie 
haben in der Mitte eine Klappe, die 
durch einen mit Gegengewicht ver- 
sehenenHebelsarmverschlosBen gehal- 
ten wird. Überdies sind sie oben mit 
einem übergreifenden Deckel ver- 
schlossen, dessen Rand in einer mit 
Sand oder Ton gefüllten Rinne ruht, wodurch gasdichter Verschluß 




Fi; 101 
FUllichttcht mit Klappe 



^aovGoOt^lc 



S32 Apparate sar techaiscben Geirinnnng von Hwzgisen. 

erzielt wird. Um den Generator mit frischer Kohle zu beschicken, 
entfernt man diesen Deckel und füllt die Kohlen auf die geschlos- 
sene Klappe in den FUllschacht. Nun wird der Deckel itufgesetzt 
und die Klappe gesenkt, wodurch die Kohlen in den Generator- 
raum stürzen. Hiedurch werden Gasausströmungen während des 
Beschicken s vermieden. 




Um die Schütthöhe der Kohlen (die ja hier in der Richtung 
der Pfeile zu messen ist) zu vergrößern, hat man den Füllschacht 
an manchen Orten (z. B. in Neuberg)^mehr gegen die Mittendes 



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AppKrftte EDT teebniBcbeo GeniDunng von Tlrnzpuen, 333 



Generators gerückt (Fig. 102). Zur Verhinderung des Aufeteigens 
von Luft an der (hier vertikalen) Hinterwand des Generators hat 
letzterer hier einen Absatz erhalten. Unten ist der Generator durch 
einen Treppenrost und einen Planrost abgeschlossen. Um endlich 
dort, wo mehrere Generatoren in einen gemeinsamen Gaskanal 
münden, jeden einzelnen derselben nach Bedarf (wegen Reparaturen, 
etc.) ausschalten zu können, dienen Ventile (wie V in Fig. 102) 
oder Schieber. Der Aschenfall ist hier überdies vertieft, um Wasser 
aufzunehmen, das durch den heißen Rostdurchfall verdampft wird, 
und so die Qualität des Generatorgases verbessert (Mischgas). 

Im vorigen Beispiele waren vier Siemens-Generatoren so an- 
geordnet, daß je zwei neben-, und zwei gegeneinander gestellt 
waren. Läßt man bei letzteren die Zwischenwand weg, so erhält 
man Doppelgeneratoren (Fig. 103), die entweder einzeln, oder 
in Reihen nebeneinander angeordnet werden können. 



Fig. 104. Fig. 105. 

Alte Schachtgeaeratoren tod Donawiti. 

Diese Doppelgeneratoren, von denen wir schon früher ein 
Beispiel kennen lernten, bilden den Übergang zu den sogenannten 
Schacbtgeneratoren. 

Solche für Braunkohlen geeignete Schachtgeneratoren sind 
beispielsweise die älteren Donawitzer (Fig. 104 und 105). Die 
Absetzung des Schachtmauerwerkes (a) ist erforderlich, um die 
Luft am Aufsteigen längs den Wänden zu yerhindem. 

Andere Typen solcher Schachtgeneratoren sind folgende: 

Der Gasgenerator von Kolsva in Schweden {Fig. 106), bei 
welchem wir zuerst eine andere Art von Füll Schacht- Verschluß — 



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334 



Apparate edf techniBcben Gewiniiaiig von H^zgasen. 



den sogenannten Parry'schen Trichter (p) — kennen lernen. 
Derselbe hat statt der Klappe einen senkbaren Konus. 

Die verschiedenen Gasgeneratoren von Odelstjerna, u, zw. 

a) für Steinkohlen (Fig. 107). Derselbe erweitert sich 
nach unten, um das Äbwärtsrutschen der Kohlen zu erleichtern. 




1 Odelstjen 



Vig. 108. 
Generator füi Torf, Hol« nud i 
Odelstjerna. 



Um aber dennoch das 
Aufsteigen der Lnft längs 
den Wänden zu verhindern, 
hat er am unteren Ende des 
Schachtes einen scharfen Ab- 
satz angeordnet. Der untere 
Abschluß des Generators 
wird durch zwei Treppen- 
roste T gebildet. Der Gene- 
ratorquerschnitt ist kreis- 
förmig. Der Füllschacht hat 
den Parry'schen Trich- 
terverschluß. 

b) Für Torf, Holz 
undSägeapäneCFig.lOS). 
Hier muß der Schacht bedeu- 
tend weiter und die Schütt- 
hohe größer gehalten werden, 
als bei Steinkohlen. Den 
nach Abschluß bildet entweder ein 
Planrost, oder auch ein 



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Apparate aar technischen Oewinnnng von Heizgasen. 335 

Treppenroet, Diese Generatoren werden gewöhnlich für Gebläse- 
wind eingerichtet, und dann müssen sie unten durch gut schließende 
Türen (T) dicht geschlossen sein. 

Eine eigentümliche Form hat der nur für Unterwind einge- 
richtet« Steinkohlengenerator von Tholander (Fig. 109). Diese 
Konstruktion beabsichtigt die wirksame Schütthöhe der Kohlen 
(d, i. die Wegstrecke, längs welcher die Primärluft mit den 
glühenden Kohlen in Berührung tritt, ab) trotz des Aufgichtens 
bezw. Niederbrennens der Kohlen im Generator konstant zu halten. 
Es ist hier kein Rost vorhanden, sondern die Kohlen liegen auf 
einer festen Unterlage (c d). f ist der Füllschacht mit Triehter- 
verschluß, w w der Windkanal, G der Generatorsehacht, s s sind 
Schüröffnungen, und TT Türen zur Entfernung der Asche. 



Fig. 109. Generator von Tholanaer. 

Wie schon aus Vorstehendem ersichtlich, macht man die Quer- 
schnitte der Schachtgeneratoren sowohl rechteckig als rund. Bei 
einzeln stehenden Schachigeneratoren ist der kreisförmige Quer- 
schnitt nicht allein wegen des gleichmäßigeren Ganges, sondern, 
u. zw. hauptsächlich deshalb vorzuziehen, weil sie zufolge der 
kleineren strahlenden Oberfläche geringere Wärmeverluste erleiden. 
Man schließt dieselben unten entweder mit einem Planrost (wie 
bei jenen von Odelstjerna für Torf, Holz, etc.) oder mit einem 
Trichter- oder Kege.l-Rost (Fig. 110, 111 und 112). 



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336 



Apponte sar technUehen Oewinnnnj^ von Heizgasen. 



Weniger günstig ist der Abschluß mit zwei Treppenroaten und 
einem Planrost (Fig. 113). 

Planroste lassen sich Oberhaupt nur für grobstäckiges Brenn- 
material verwenden, weil feinkörniges (Feingries) zwischen den 
Eostatäben durchfällt. Für derartiges Brennmaterial müssen Trep- 
penroate benützt werden. Sehr zweckmäJlig sind in vielen Fällen 
die ebenen Treppenroste von v. Lichtenfels, bei denen 
die Ausnützung des natürlichen Böschungswinkels in trefTlicher 
Weife auf einen Planrost übertragen ist (Fig. 114). 




Fig. 110, Triohterrost. 



Tig. 111. Eegelrost 



Läßt man noch überdies die Roststäbe I, 3 und 5 feststehen, 
während sich 2 und 4 langsam in einer zur Zeichenebene senk- 
rechten Richtung hin und 
her bewegen, so wird 
hiedurch auch noch die 
Arbeit des Rostputzen s 
auf ein Minimum redu- 
ziert, indem die Asche, 
wenn sie nicht zn sehr 
zusammenbackt, größten- 
teils von selbst durch den 
Rost fällt. 
hbare Kegelroste, 
die 




Fig. 112. KegelroBt, 



Zu demselben Zwecke dienen d 
namentlich wenn die Kegelachse gegen die Drehungsachse 



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Appftr&te inr teehnüchen Qewiimiuig von Heizgas 



337 



mit der Generatorachse zasammenfäUt — etwas verschoben ist 
(Fig. 115, 116), Dieser exzentrische Kegelrost kann auf einer 
kreisförmigen Bodenplatte aufmontiert sein, die auf einer Kugeirinne 
läuft, Ist diese Platte außen gezahnt, 
so kann der Antrieb mittels einer 
Schraubenspindel erfolgen. 

Überdies hat man in Genera- 
toren mit kreisförmigem Querschnitt 
hin und wieder auch recht kom- 
plizierte. Kuhrvotrichtungen 
angebracht. 

Bei Gebläsegeneratoren kann 
man aber auch ganz ohne Rost aus- 
kommen, wie wir schon früher beim 
Generator von Tholander gesehen 
haben. Dies geschieht immer dann, 
wenn man es mit einem stark 
backenden Brennmaterial zu tun bat, 
in welchem Falle oft nichts anderes 
übrig bleibt, als dem Brennstoffe ge- 
eigneteZuschlägezu geben, um so die 
Asche in leicht schmelzbare Schlacke 
zu verwandeln, die von Zeit zu Zeit aus dem Generator abgelassen . 
(abgestochen) werden kann. Als Beispiel möge der Generator 
von A, Sailler dienen (Fig. 117), f ist der Füllschacht mit 
Parry'schem Trichter, ss sind Schürlöcher, WW die Windleitung, 
aa Ahstichöffnungen. 




Fig. 118. 

GeoeratorsbBchlaB mit Treppea- 

nnd Planroat. 




Fig. H*, 
LicbtanfsIs'BchBT Plan-Treppsnroat. 

Zum Verschluß der SchÜrlÖeber dienen Deckel, Pfropfen und 
ähnliches. Da jedoch die während des Schürens entweichenden 
Generatorgase die Arbeiter stark belästigen, haben Hof mann 
(in Witkowitz) und Stäche eine ebenso zweckmäßige als geniale 
"Vorrichtung konstruiert, die diese Gasausströmung völlig verhindert. 
Oberhalb des Schürloches ist ein dasselbe schlangenförmig um- 

Jflptntt, Ohara. Ttebuologi* d. Bnergien. I. SS 



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338 Apparate mr techniacheo OewinnaiiK Ton Hebgasea, 

Bebendes Dampfrolir gelegt, dfis gegen innen zu gelocht ist. Beim 
Offnen der Schürlöcher öffnet sich auch gleichzeitig ein Ventil, so 
daß der Dampf in die Schlinge strömt und bei den erwähnten 
Bohrungen ausbläst. Diese Dampfstrahlen nun verhindern das Aus- 
treten von Gas während des Schärens so gut wie gänzlich, so daß 
diese Operation oder jede Belästigung der Arbeiter vorgenommen 
werden kann. 

Die Nachteile, welche fOr den Betrieb der Gasgeneratoren 
durch die zeitweise Neubeschickung mit frischem Brennstoffe da- 



Fig. 116. Fig. 117. 

Drefabater exzentrischer Ke^ltosl. QebUsegenerator mit Scblackenabatich nach 

A. Stuller. 

durch entstehen, daß der Generator einerseits abgekühlt wird und 
daß anderseits die Gase in der ersten Zeit nach der Neube- 
schickung mit Produkten der trockenen Destillation weit stärker 
beladen sind als spät«r, also ungleiche Zusammensetzung und 
Brennwerte besitzen, haben zu Versuchen geführt, die trockene 



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Appante euc teohattchMi Geviimiuig tob HelEgMen. 339 

Destillation von der Vergasung tu trennen. Derartige Vorschläge 
wurden gemacht von Minary, von Brook und Wilson, von 
Kleemann, C, Neese, Gröbe-Lührmann, Wilhelm 
Schmiedhammer, Fr. Toldt, etc. Alle diese Generatoren 
sind jedoch siemlich kompliziert, und die Gleichmäßigkeit des 
Gases läßt sich weit einfacher dadurch erzielen, daß man viele 
Generatoren gleichzeitig in Betrieb hat, von denen jeder natürlich 
in einer anderen ßetriebephase steht. 

Die Erzeugung von Mischgas erfolgt bei Zuggeneratoren 
einfach in der Art, daß man unter dem Roste ein Wasserbassin 
anbringt. Durch die strahlende Wärme des Rostes und die durch- 
fallende heiße Asche verdampft Wasser und wird mit der Luft in 
den Generator geführt. 




Fi( 
Dampfttrshlgebla^e i „ „ 

Bei Geblasegeneratoren wird entweder Wind und Dampf ge- 
sondert in eigenen Leitungen unter den Rost geführt, was den 
Vorteil hat, daß man die von beiden eintretenden Mengen regu- 
lieren kann, oder man bedient sich eines Dampfstrahlgebläses, 
das die Luft mitsaugt (Fig. 118). 

Hin und wieder hat man die Kondensation der in den 
Generatorgasen enthaltenen Destillationsprodukte durch Kühlung, 
Waschen der Gase, oder durch Einspritzen von Wasser zu er- 
reichen gesucht. Da hiebei jedoch schon durch die Abkühlung der 
Gase beträchtliche Wärmemengen verloren werden, anderseits 
aber auch der Brennwert der kondensierten Deatillationsprodukte 
den Gasen entzogen wird, ist man hievon fast überall abge- 
gangen. Es geschieht nur mehr dort, wo der Wassergehalt der 
Gase sonst ein allzu hober wäre. 



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340 Apparate tat techniHhen Qewinnaiig tob Heizpaaeit. 

Die Apparate zur Erzeugung von reinem Wassergas werden 
später (unter Beleuchtung) besprochen werden. 



Übungstbemen. 

Unter Voraussetzung eines bestimmten Wärmebedarfes pro 
Stunde und eines Brennstoffes von gegebener Zusammensetzung 
und Gasgiebigkeit ist eine Generatoren anläge zu entwerfen. Hiebei 
können noch verschiedene Nebenumstände (Grundriß des verfüg- 
baren Baumes, bequeme Zufuhr der Kohlen zu den Generatoren, 
die Notwendigkeit von Reservegeneratoren, Rücksichtnahme auf 
Kohlendepots, etc.) in Betracht gezogen werden. 

Eine bestehende Zuggeneratorenanlage ist für Unterwind oder 
zur Mischgaserzeugung umzugestalten. 

Eine bestehende Generatorenanlage {z. B. eine Reihe neben- 
einanderstehender einfacher Siemens-Generatoren) ist so zu er- 
weitern, daß sie die doppelte Gasmenge zu liefern im stände ist, 
etc., etc. 




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D.qil.zMBlG001^le 



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